架空输电线路舞动危害、影响因素及防舞意义
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架空输电线路的舞动原因及防治措施架空输电线路是电力系统中重要的组成部分,但由于其特殊的环境和工作条件,经常会出现舞动现象。
舞动是指输电线路在风力、冰雪负荷、温度变化等外力作用下,出现振动和摆动的现象。
舞动不仅会对输电线路的安全稳定运行造成影响,还有可能导致线路故障和事故发生。
对架空输电线路的舞动原因进行深入研究,并采取有效的防治措施,对保障电网安全运行具有重要的意义。
舞动原因:1.风力作用:输电线路在大风环境下容易受到风力的作用而产生摆动和振荡,尤其是在台风、龙卷风等极端天气条件下更加明显。
2.冰雪负荷:冰雪负荷会使得输电线路的强度和刚度变得更低,造成线路跳跃、摇晃和疲劳断裂。
3.温度变化:输电线路在温度变化较大的情况下,容易出现线膨胀、收缩,导致线路振动增大。
4.设备松动:输电线路各种连接件、绝缘子等设备出现松动,会使得线路振动增大并且不稳定。
防治措施:1. 选用适当的材料和结构设计:在输电线路的设计和建设中,应该选择适当的材料和结构设计,提高线路的抗风性能,减小风力作用对线路的影响。
2. 加强线路绝缘和支架结构:对于高寒地区和多风地区的输电线路,应该加强绝缘和支架结构的设计和加固,提高线路的整体抗风能力。
3. 定期检查和维护:对于已经建成的架空输电线路,要定期进行检查和维护,及时发现并处理设备松动或损坏等问题,减小线路的舞动情况。
4. 加固设备连接点:设备连接点是输电线路的关键部位,需要对连接点进行加固处理,提高线路的整体稳定性。
5. 采用智能监测技术:利用智能监测技术对输电线路的舞动情况进行实时监测,及时发现异常情况并采取相应的处理措施。
架空输电线路的舞动现象是电力系统中一个重要的问题,对于其原因进行深入研究并采取有效的防治措施对于保障电网安全可靠运行具有重要意义。
希望相关部门和企业能够加强对架空输电线路舞动问题的研究和管理,确保电力系统的安全稳定运行。
输电架空线路的舞动原因及防舞技术方法分析摘要:输电架空线路的舞动问题会给输电部门带来巨大的经济损失,还时刻威胁着电力系统的安全运行,只有采取科学的防治对策才能减少舞动现象,提高输电线路的稳定性,避免舞动事故的发生。
关键词:输电架空线路;舞动原因;防舞技术在导线舞动出现时,所有的架空线都进行较大幅度的波浪式震动,由于震动的幅度大时间长,容易造成停电、电线断裂等情况,还造成了严重的经济损失。
架空线路舞动是世界性的难题,具有一定的复杂性,主要表现在:导线以及气流的作用就会造成一定的耦合、导向摆动幅度较大说形成的几何非线性等。
随着相关部门对于架空线路舞动研究,已经取得了良好的效果。
一、输电架空线路舞动原因的研究分析1.气候条件的影响一般,在寒冷的覆冰的天气中,大风以及频繁的风向变动是架空线路发生舞动的主要成因。
例如:在寒冷的天气中,覆冰能够使线路变得僵硬,容易形成不同的形状,如果风力较大,相关的空气动力也在不断的变化中,就会造成线路上下的力不平衡,从而出现舞动。
另外,持续的强风能够对架空输电线路造成严重的破坏,例如:导致相关的线路烧断线、掉落等,会造成大范围的停电状况,同时,也对于线路的安全造成一定的影响。
通常来说,在一些开阔的平原地带不容易出现架空线路的舞动,主要是由于平原地区所形成的层流风对架空线路的破坏较小,然而,在一些山区以及居民区发生架空线舞动的几率较高,在这些地区,地面的物体较多,线路一般都架设在较高的地方,风力对于地面的作用力较小,同时还具有很强的稳定性。
一般来说,天气较冷就会引起冷暖气流的交替,会形成强风,容易形成架空线的舞动。
2.产生的机理(1)扭转舞动机理所谓的扭转舞动机理是架空线路在运动中,除了上下舞动之外,还会进行扭动,如果,横向垂直的震动所形成的频率架空线路本身的扭转频率相同时,就会形成舞动。
(2)垂直舞动机理架空线路容易产生偏心,在线路上的垂直作用力大于架空线的气动阻力时,也容易形成舞动现象。
架空输电线路的舞动现象与对策分析作者:郭建栋来源:《科学导报·科学工程与电力》2019年第40期【摘; 要】输电线路舞动是严重威胁输电线路安全运行的自然灾害之一,表现为导线发生偏心覆冰后,在风激励下产生的一种低频率、大幅度的自激振动,并极易与铁塔形成塔线耦联体系,放大舞动效应。
长时间导线舞动会造成杆塔、导线、金具及部件损毁,导致线路频繁跳闸与停电,对输电线路安全运行造成危害。
同时舞动事故的发生除引起线路电气绝缘击穿导致跳闸外,还可能造成断线、横担受损、倒塔等难以直接恢复的损失,给输电线路和电网的安全运行造成极大威胁。
对此,为保障架空输电线路的运行安全,本文就架空输电线路的舞动现象与对策进行了简要的分析。
【关键词】架空输電线路;舞动现象;对策分析1舞动的规律通过对输电线舞动的情况进行了长时间地研究和观测之后,归纳出如下关于输电线舞动规律:(1)输电线的舞动具有特殊气象条件和地区性的特性,当输电线处在一样的气象条件和地理的环境中,很多条线路就可能同一时间发生舞动现象。
(2)档距大的线路发生舞动的事例较多,高压输电线路的舞动也比较多。
(3)由于输电线舞动而造成的事故主要包括接地短路和输电线之间的短路,所造成的损失包括电弧烧伤、断股断线、杆塔损坏、倒塔、防振锤或间隔棒损坏。
(4)舞动受地形地物影响较大。
当线路前方有树林、森林屏蔽或气流受到扰动时,舞动发生较少,线路与风向的交叉角在45°-90°时易发生舞动。
(5)风速与气温对舞动也会产生影响。
舞动发生的频度与风速成正态分布,其中心风速为15m/s,其中最小风速为4m/s,最大风速为25m/s。
2架空输电线路舞动的影响因素输电线路舞动的形成由很多因素决定,通过各种因素共同作用使舞动得到激发与扩展,主要包括三种因素:气象环境、线路走向及线路结构。
(1)气象因素。
风速、风向、温度、覆冰厚度等是影响输电线路产生舞动的重要气象因素。
例如,在冬季与初春时期,冷气流和暖气流会在交汇过程中形成较强的风力。
架空输电线路的舞动原因及防治措施架空输电线路是高空架设的电力传输设施,因其受各种自然力影响,容易发生舞动现象。
导致舞动的主要因素包括风力、重量、温度变化等,这些因素可引起输电线路的振动和晃动,进而影响线路运行安全和电力传输质量。
首先,风力是造成输电线路舞动的主要原因。
风速和方向的变化,导致空气流动形态异常,对输电线路产生不规则的气动力。
如果电线杆和线路本身没有足够的刚性,这种气动力就能够使线路摆动。
其次,物理因素也是产生输电线路舞动的原因之一。
电线杆本身的重量、线路的张力、绝缘子的重量,加上线路所承载的电荷,都可能增加线路的自振频率,导致线路的共振和振动。
此外,高温和低温也会引起输电线路的舞动。
高温会使线路导线伸长,拉紧电线杆和线路,产生过分的张力;低温会使线路缩短,导致线路张力减小,出现空气后的舞动。
针对上述因素,防治输电线路舞动的措施主要包括以下四点。
首先,提高昼夜温差对输电线路的影响并进行相应加固,以增加线路的刚性。
例如,加装杆塔悬挂物(如避雷针、振动器杆、减震线圈等),增加线路的自振频率,避免线路共振。
其次,增加导线的直径和张力。
传输电流时,导线内部会产生磁力线,如果导线足够粗,这部分磁场就会在导线内部相互抵消,从而减少导线外部的磁场,降低与周围环境的摩擦。
第三,通过空气动力学计算和模拟,准确评估不同地区的风力情况和与输电线路之间的影响,按照这些数据制定合理的保护措施。
例如,在风力较强的区域,在输入线路的底部或中部增加风挡或加装辅助导线,增加线路的稳定性。
最后,采用先进的材料和技术,如高压纤维增强塑料(FRP)及其复合材料、高强度钢结构等,提高输电线路的承载能力和抗风能力。
需要指出的是,防治输电线路舞动是一项极为重要的工作。
为确保输电线路的安全性、可靠性和传输质量,必须根据实际情况采取适当的保护措施。
浅析输电线路舞动原因及防舞措施摘要输电线路导线发生舞动严重危害着输电线路的安全运行。
本文论述近年来我国输电线路舞动发生情况,简要分析其成因,并提出一些防舞设计的技术和防止舞动危害的措施。
关键词输电线路;舞动;防舞措施中图分类号tm752 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)42-0112-021 架空输电线路舞动发生的概况。
关于导线偏心覆冰引起大幅度舞动的机理研究最早始见于den hartong于1932年美国电气工程学会会刊上发表的《输电线路的覆冰舞动》,它是以后研究导线舞动的基础。
我国自20世纪50年代就已发现覆冰及无冰单导线上产生的舞动,但未着手进行研究与防护。
直至20世纪70年代起我国开始建设500kv3、4分裂导线线路,舞动更为普遍并不断造成舞动混线短路事故,特别是自1987年~1994年湖北500kv3分裂导线中山口大跨越相继发生5次舞动,初次未加防护的舞动振幅高达10m左右,造成导线磨断和大量金具、护线条及导线损坏和磨损。
1989年~1990年500kv葛常株湘江及沅水大跨越相继发生振幅高达12m~15m的舞动,其后才引起国内有关运行和科研部门的重视,并相继进行理论研究。
2008年1月10日至1月底,贵州、湖南、江西、浙江等地持续低温(-1℃~5℃),降水降雪丰富,风速一般在4m/s~15m/s,造成上述省份的输电线路大范围严重覆冰,其中不少线路发生架空导线舞动,造成铁塔连接螺栓松脱、构件疲劳失效等现象,严重时引起倒塔,对春运及人民群众安度春节造成了很大的影响。
2009年11月9日至2010年1月20日,受三次大范围大风降温降雨雪等恶劣天气过程的影响,河南、山东、湖南、江西、山西、浙江、辽宁、河北等地输电线路发生不同程度的导线覆冰舞动,涉及10kv~500kv各电压等级的输配电线路,严重时造成线路跳闸,停运,变电站失压,电厂机组停运,涉及设备之多,危害影响之大为,历年罕见,电网迎峰度冬形势异常严峻。
架空输电线路的舞动原因及防治措施
输电线路在风中会产生舞动,主要是因为以下原因:
1. 风速:风速越大,舞动幅度越大。
2. 导线本身的重量和弹性:导线材质的不同和弹性的差异都会对舞动产生影响。
3. 支柱和牵引绳的刚度:支柱和牵引绳的刚度越大,导线的舞动也就越小。
为了减少输电线路的舞动,可以采取以下防治措施:
1. 选用合适材质的导线:如钢芯铝绞线和高温铝合金导线等,具有较高的强度和刚度,能减小舞动幅度。
2. 加强支柱的稳定性:增加支柱高度和直径,加固基础,能够增强支柱的稳定性,减小导线的舞动。
3. 加装防抖措施:如加装风振防抖器、绝缘子串防振器等,能够减小导线的舞动。
4. 定期检查和维护:及时发现和处理导线松动等问题,对于减小导线舞动也具有重要意义。
同时,对于架空输电线路的设计和建设中,也应根据当地气象条件、地理环境等因素进行充分考虑,采取合理的布置和支架结构等措施,减小导线舞动的可能性。
输电线路导线舞动及其防范措施分析输电线路是电力系统中不可或缺的重要组成部分,它承担着将发电厂产生的电能输送到各个用电地点的重要任务。
而输电线路的导线在强风、雨雪等极端气候条件下,往往会出现舞动的情况,如果不加以防范,可能会对输电线路的安全稳定运行产生不利影响。
本文将对输电线路导线舞动的原因进行分析,并结合实际情况提出相应的防范措施。
一、输电线路导线舞动的原因分析1.1 气象因素强风、暴雨等极端气候条件是导致输电线路导线舞动的主要原因之一。
当遇到大风时,导线容易受到风力的作用,产生适应风力的横向振动,导致导线舞动。
暴雨也可能造成导线受潮和增大风载的情况,导致导线增加舞动的可能性。
1.2 设计问题有些输电线路在设计时未考虑到充分的风载要求,导致导线在强风条件下受到较大的振动,导致导线舞动。
导线的自重和跨越的塔身结构也可能影响导线的稳定性,导致导线舞动。
1.3 其他因素除了气象因素和设计问题外,还有一些其他因素可能导致输电线路导线舞动,如导线张力不足、导线材质、导线的绝缘状况等。
二、输电线路导线舞动的防范措施2.1 加强风载设计在输电线路设计阶段,必须充分考虑气象条件,特别是在风场条件下的风载,对导线、绝缘子等材料和结构进行充分的考虑和设计,确保输电线路在恶劣气象条件下的安全稳定运行。
2.2 加大导线张力在输电线路的安装中,合理调整导线的张力,确保导线在受到风力作用时不易发生较大振动,提高导线的抗风能力。
2.3 选用耐风材料在导线的选材上,应选择具有良好抗风性能的材料,例如采用高强度、低风阻系数的导线材料,提高导线的抗风性能,减少导线舞动的可能性。
2.4 加强绝缘保护对于输电线路的绝缘子、绝缘串等组件,应加强其保护措施,确保在恶劣气象条件下能够正常工作,避免因绝缘子出现问题导致导线舞动。
2.5 增设防护设施为了减少输电线路导线舞动的可能性,可以考虑在输电线路的周围增设风挡、减振器等防护设施,减少风力对导线的作用,增强导线的稳定性。
输电线路导线舞动及其防范措施分析在现代社会,电力是人类生产生活中不可或缺的重要资源,在电力传输过程中,输电线路导线舞动是一个不容忽视的问题。
导线的舞动可能导致线路闪断、短路、跳闸等严重事故,造成不可估量的损失。
对输电线路导线的舞动进行分析,并采取相应的防范措施,显得尤为重要。
一、输电线路导线舞动的原因1.风力的作用输电线路上的导线受到大风的作用,容易产生舞动。
特别是在风速较大的情况下,导线的舞动会加剧。
2.线路的张力导线本身受到张力的作用,当张力不足或过大时,导线容易产生舞动。
3.温度变化导线在不同温度下的热胀冷缩作用也会导致其舞动。
夏季高温时,导线膨胀,冬季低温时,导线收缩,这种温度变化也会引起导线的舞动。
4.外力作用外部的机械作用也会引起导线的舞动,比如树枝、电杆绝缘子等物体的摩擦与碰撞。
1.导线舞动过大会导致线路闪断,影响电力输送。
2.导线舞动会造成绝缘子的磨损,缩短绝缘子的使用寿命。
3.导线舞动会增加电力设备的振动负荷,影响设备的稳定运行。
4.导线舞动还会危及周边环境的安全,比如导线掉落引发火灾、触电事故等。
1.加强导线张力的管理根据导线的材料和规格等因素,合理调整导线的张力,防止张力过大或不足导致的导线舞动。
2.导线预张力在设计输电线路时,可以采用预张力的方式,使得导线在正常工作状态下保持适当的张力。
3.导线的选择在新建输电线路或更换导线时,应选择抗拉性能好、抗风性能强的导线材料,减少导线舞动的可能性。
4.加固绝缘子对于绝缘子易受到导线舞动影响的地方,可以加固绝缘子,增加其抗风性能,延长绝缘子的使用寿命。
5.增加抗风振设施对于易受大风影响的导线段,可以设置特殊的抗风振设施,减少导线舞动的发生。
6.定期检查和维护对输电线路进行定期检查和维护,及时发现和消除导线舞动的隐患,确保输电线路的安全稳定运行。
7.采用先进技术利用现代科技手段,比如风力模拟、智能导线监测等技术手段,对导线舞动进行实时监测和分析,实现对导线舞动的动态管理。
架空输电线路导线舞动及防治技术分析摘要:随着经济的快速发展。
电能的需求量不断增加,电能已经成为人们生存和发展不可缺少的部分。
架空输电线路导线舞动是长期以来冬季影响电网输电线路安全的重要因素,导线舞动可能造成输电线路跳闸、铁塔横担部分螺栓脱落等情况,影响电网的正常运行。
同时直接影响生产建设,人民的生活秩序。
本文分别从气象条件、产生机理、影响因素三个方面分析架空输电线路导线舞动的原因,并对导线舞动防治技术进行分析,从根本上杜绝和改善导线自身因素产生的舞动现象。
关键词:架空输电线路;导线舞动;防治技术0引言架空输电线路长期暴露在大气环境中,会直接受到气象条件的作用,例如雷闪、雨淋、湿雾以及自然和工业污秽等,这些环境下均会破坏或降低架空线路的绝缘强度甚至造成停电事故。
受导线自身和外界不可抗力作用的影响,导线舞动极易发生。
架空输电线路导线舞动事故严重危害我国电力系统的安全运行,并且呈现出明显的区域性。
所以,分析导线舞动原因和防治技术,从多方面、多角度考虑,减少和预防导线舞动的发生是当前我们迫切需要解决的问题之一。
1架空输电线路舞动的机制架空输电线路导地线如果受到横向风载荷作用,会产生一个向上下的加速度运动,会使导线受到空气动力力矩的作用,在该作用下导地线会发生扭转。
垂直运动频率与扭转运动频率保持一致时,会产生导地线的舞动。
目前,对输电线路导地线舞动的机制尚不完全清楚,防治舞动的技术尚未完善。
但是随着工程经验的总结,并从舞动的重复性研究可知,输电线舞动具有显著的规律。
同时由于架空输电线路杆塔是一种大跨度的高架建筑,线路自振周期大,对风荷载较为敏感。
当受到一定外在因素的影响时,输电线路可能产生较大的舞动幅度,极容易引起相间闪络,造成线路跳闸停电。
2架空输电线路导线舞动的原因2.1气象条件寒冷的冬天,覆冰天气、强大的风力和较大幅度的风向偏移等是产生导地线舞动的最直接原因。
覆冰会改变导地线的几何形状,翼面会在线的一侧形成,在强风来袭,空气的动力特性也会随之改变。
架空输电线路舞动危害、影响因素及防舞意义1.什么叫舞动架空输电线路导线发生偏心覆冰后,在风的激励下产生的一种低频率、大振幅自激振动现象。
通俗讲就是当风吹到因覆冰而变为非圆截面的导线上时,产生一定的空气动力,由此会诱发导线产生一种低频率(约0.1~3 Hz)、大振幅的自激振荡,由于其形态上下翻飞,形如龙舞,称舞动。
输电线路舞动的发生通常取决于三方面的要素:导线不均匀覆冰、风激励和线路结构参数。
舞动产生的危害是多方面的,轻者会发生闪络、跳闸,重者发生金具及绝缘子损坏,导线断股、断线,杆塔螺栓松动、脱落,甚至倒塔,导致重大电网事故。
易于发生舞动的局部敏感地段主要在风口、开阔地带、江河湖面等易于覆冰,且风激励较强的地区。
为防止线路舞动,一般采取安装相间间隔棒、线夹回转式间隔棒、双摆防舞器、失谐摆、偏心重锤等防舞装置。
2. 线路舞动的危害线路舞动的危害主要有机械损伤和电气故障两类。
机械损伤包括螺栓松动、脱落,金具、绝缘子、跳线损坏,导线断股、断线,塔材、基础受损等;电气故障主要包括相间跳闸、闪络,导线烧蚀、断线,相地短路以及混线跳闸等。
2.1 机械损伤螺栓松动、脱落:输电线路舞动使耐张塔的主材接点和横担紧固螺栓松扣、磨损甚至剪断,严重影响铁塔受力。
如1987年11月某地区的导线舞动造成500 kV 某线l5基耐张塔螺栓脱落共411个,引流间隔棒损坏共7个;而17个耐张段中的218基直线塔只有15基螺栓脱落共66个。
图螺栓松动、脱落金具、绝缘子、跳线损坏:由于舞动的力学作用,使得已有内部绝缘损坏或机械损伤的绝缘子钢脚破裂,造成掉线停电。
如1999年3月、11月导线大面积舞动中,500 kV 某线582#塔中相、某线25#塔C相、某线180#塔B相的绝缘子钢脚球头断裂,导线掉落烧损,供电中断。
导线断股、断线:舞动产生的导线交变应力造成导线损伤或导线金具磨损,导线断线。
如1987年2月某地区A线、B线同塔大跨越导线舞动持续70多小时,使塔上线夹中的销钉33个切断、13个严重移位,多处导线磨伤,1988年12月该处又发生持续30多小时的舞动,造成B线中相一根子导线断落。
塔材、基础受损:舞动增加了杆塔交变应力,便杆塔横担和塔身失稳或塔材松动,影响运行。
如1999年11月某地区大面积导线舞动,加之钢管混凝土杆焊接中的隐性缺陷,使220kV某线82#、83#失稳倒塔。
图杆塔倒塔2.2 电气故障相间跳闸、闪络:舞动会导致导线间隙减小,从而引起相间短路。
如某地区1985年11月220 kV某线的相间放电跳闸,1987年3月220 kV某线的相间放电跳闸,1993年11月220kV某线的多次跳闸。
66kV输电线路导线舞动的最大危害是相间短路跳闸,并且容易造成导线严重烧伤。
如1985年1月某地区的导线舞动,某南北线严重时15 min内跳闸5次,某东西线1h内跳闸9次,两条线路的跳闸最小间隔仅1 min,跳闸原因均为相间短路。
导线烧蚀、断线:如1993年11月导线舞动造成某线断线,2009年4月导线舞动造成500kV某线48号塔小号侧A相(上左相)第5子导线间隔棒附近有放电痕迹,B相第4子导线间隔棒附近及第7子导线间隔棒附近也有放电痕迹。
相地跳闸:舞动也会导致导线和地线的间隙减小,从而引起相地短路。
如2003年某地区500 kV某线输电线路发生两次强烈舞动,最大振幅超过7m,引起导线对地线放电,线路跳闸,同时造成金具严重磨损、断裂、脱落,导线断股、脱落,送电被迫中断。
混线跳闸:如1999年11月导线舞动使某地区一次变配出的66 kV线路(多为四回路或双回路同塔)大面积混线跳闸,最终造成某变电所66 kV母线全停的严重后果。
3. 舞动影响的因素影响输电线路舞动的因素很多且其之间会相互影响,一般归纳为气象条件因素、地理因素、线路自身因素等方面。
其中,气象条件因素主要指导线的覆冰情况和风的大小与方向等;地理因素主要指输电线路所在区域的地形与地势;线路自身因素主要是指线路走向、线路系统的结构和参数等。
3.1 冰风参数覆冰与风是导线舞动的主要外激励源,它们在一定的气象条件下产生,且彼此影响。
当大气层中存在大量微小的过冷水滴而没有足够的凝结核时,水滴在下降过程中遇到输电导线时就有可能附着在导线表面,形成覆冰。
当风速较小时,在导线的迎风面形成覆冰;当风速较大时,在导线的背风面形成覆冰。
导线覆冰后的形状又会影响空气动力的状态。
覆冰、空气动力状态等因素具有很大的随机性。
对于导线舞动来说,冰风因素是主要的激励源,具有关键的作用,它们的产生及其形态不仅与气象条件密切相关,而且彼此相互影响。
例如,在同样的雨凇条件下,风速的大小将会影响导线覆冰的形状,进而影响导线的空气动力状态。
显然,这些影响因素具有很大的随机性,在舞动研究与计算时,通常是根据统计资料来进行考虑的。
3.1.1 导线覆冰的类型与条件(a)雾凇由山区低层云中的过冷水滴形成。
水滴在温度极低、风速很小的情况下遇到导线,在第二批水滴尚未到达之前,第一批水滴几乎即刻成冰,冻结在导线上,由此形成雾凇。
积冰呈白色,晶状结构,密度δ<0.6 g/cm3,在导线上的附着力比较弱。
由于雾凇覆冰层不厚,冰重不大,偏心情况也不严重,对导线一般不构成威胁。
(b)霜凇。
当温度在0℃上下、风速较大时,会形成霜凇。
其水滴冻结比较弱,但在导线上的附着力却比较强。
冰质透明,密度较高,在0.63~0.9 g/cm3之间变化。
导线长期暴露在湿云中而气温又在冰点左右时易于形成霜凇,霜凇重量会逐渐增大,其重力会对导线与杆塔构成威胁。
(c)雨凇雨凇多发生在低海拔地区的冻雨期,在温度接近0℃、风速较大时产生。
冰质透明,在导线上的附着力极强,冰的密度也很高,在0.90~0.92gcm3之间。
在雨凇地区,由于冻雨的持续时间较长,可能形成较厚而坚实且不易脱落的覆冰层,成为发生导线舞动的重大威胁。
如湖北中山口是全国最严重的雨凇区之一,雨凇常持续数十小时至几昼夜,气温在0~-8℃之间,形成偏心覆冰的厚度一般为15~20mm,最严重的一次甚至达到38~48mm。
3.1.2 导线覆冰的必要气象条件导线覆冰的必要气象条件是:1具有足可冻结的气温,即冰点以下的温度;2具有较高的湿度,即空气相对湿度一般在85%以上;3具有可使空气中的水滴运动的风速,即大于1m/s的风速。
一般来说,水滴直径大,过冷却程度低,周围气温较高,以致水滴潜热散发较慢时,导线容易形成雨凇;反之,水滴直径小,过冷却程度高,周围气温低,以致水滴潜热能迅速散失掉时,导线容易形成雾凇。
导线覆冰最快时的风速为3~6m/s,如果风速小于3m/s,则导线覆冰速度与风速成正比;如果风速大于6m/s,则导线覆冰速度与风速成反比。
在覆冰过程中,风对导线覆冰形状起着重要作用,它将大量的过冷却水滴源源不断地输向线路,水滴与导线相碰撞,被导线捕获而加速覆冰。
当具备了形成覆冰的温度和湿度条件后,除了风速的大小对覆冰有影响外,风向也是决定导线覆冰轻重的重要参数之一:风向与导线平行,或当与导线之间的夹角小于45°或大于150°时,覆冰较轻;风向与线路垂直,或风与导线之间的夹角大于45°或小于150°时,覆冰较重。
导线覆冰的轻重还取决于山脉走向、坡向与分水岭、风口、江湖水体等因素。
东西走向山脉的迎风坡在冬季覆冰较背风坡严重;分水岭、风口处线路覆冰较其他地形严重;江湖水体对导线覆冰影响也十分明显,水汽充足时,导线覆冰严重,附近无水源时,导线覆冰较轻;一般海拔高程愈高,愈容易覆冰,覆冰也越厚,且多为雾凇,海拔高程较低处,多为雨凇或混合凇。
3.1.3 冰形状不均匀覆冰是造成舞动的主要原因,因此,了解不同的覆冰形状对研究舞动很有必要。
在气温低(-8~-11℃)、雨量较少的情况下,由于细小水滴与导线表面一触即凝,易形成典型的新月形覆冰;而当气温较高、雨量较大时,水滴到达导线表面时达不到一触即凝,此时,如果风速较低,易形成典型的扇形覆冰,若风速较高,在水滴未凝结之前被风排挤而易形成近似D形的覆冰,且导线覆冰下垂部分将继续生长成冰凌。
这几种冰形都极易发生舞动。
3.1.4 风激励风激励是导线舞动的直接原因。
一段线路舞动的大小与状态主要决定于风向与导线轴线的夹角:当夹角为90°时,对舞动的影响最大;反之,当夹角为零,即风向平行于导线轴线时,引起舞动的可能性最小。
另一方面,导线舞动多产生于平原开阔地带。
同时,不同的风速会决定不同的覆冰形式,进而影响导线空气动力状态,而且风的方向与线路走向的夹角不同也会使其产生不同的运动状态。
根据目前的统计资料,在我国范围内,发生舞动的风速集中在5~10m/s 之间,约占所有舞动情况中的50%,而在30m/s以上的风速下几乎没有舞动记录。
3.2 地形与地势地形与地势对舞动的影响主要表现在其对风速和风的流态影响。
在同等气象条件下,与山区或丘陵地区相比,平原开阔地区风速更大,更易形成稳态风,这将更加利于舞动的形成。
此外,空气层越接近地面,受地势和地面建筑物影响越明显,流态也越不稳定。
这种流态不稳定的空气流对输电导线的影响更加复杂,但将会对导线的气动力荷载有一定程度的相互抵消,从而不及稳态气流对导线的空气动力荷载大。
因此,平原开阔地区的塔线越高,导线上承受的空气动力愈大,更易于诱发输电线舞动。
3.3 线路走向一般来说,各种截面模型的空气动力学试验都是按照风向垂直于模型轴线的方向来进行的。
事实上,也只有在这种情况下,模型所承受的空气动力最大,所表现出的空气动力现象最为典型和突出。
如果风向与物体的轴线之间有一个夹角,那么,真正起激振作用的将主要是风激励力的垂直分量,而平行于物体轴线的分量通常是不会起到激励作用的。
基于此,一段线路舞动的大小与状态也主要决定于风向对导线轴线的夹角,当夹角为90°时,对舞动的影响最大。
反之,当夹角为零,即风向平行于导线轴线时,引起舞动的可能性最小。
对结构物起作用的空气动力主要是风向垂直于结构物轴线方向的来流或非垂直来流的垂直分量。
所以,垂直来流对结构物的空气动力最大,所表现出的空气动力现象最为典型和突出。
因此,各种截面模型的空气动力学试验一般都是按照风向垂直于模型轴线的方向来进行的。
一般导线舞动是在覆冰后,即发生在冬季。
冬季以北风为主,所以,当线路东西走向时,风向与导线轴线的夹角在90°附近,极易产生舞动。
3.4 线路结构与参数如果把气象条件和地形、地势条件看作是引起导线舞动的外因,那么线路本身的结构和参数,就是引起舞动的内因了。
3.4.1 导线类型的影响许多国内外的观测资料都表明,在同样的地理与气象条件下,分裂导线要比单导线容易发生舞动。
这是因为分裂导线每隔一定距离就有一个间隔棒将各子导线连在一起,其扭转刚度大大高于相同截面的单导线,在偏心覆冰后很难绕其自身轴线扭转,偏心覆冰状况得不到缓解。