输电线路覆冰舞动解决措施分析
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xxx公司检修分公司防止输电线路覆冰、舞动事故措施批准:审核:编制:许映全检修分公司线路班2020年12月目录1.总则 (1)2.事故措施范围 (1)3.分析线路区域气象变化引起中冰区、易舞动区 (1)4.抗覆冰措施 (2)4.1 防倒塔断线措施 (2)4.2 防绝缘子串冰闪措施 (3)5.防导线舞动措施 (3)6.输电线路除冰 (4)7.运行阶段应注意的问题 (4)8.小结 (4)防止输电线路覆冰、舞动事故措施1.总则在电网系统中,输电线路覆冰现象较为普遍,其引起的故障严重地影响了电力系统的正常运行。
输电线路覆冰可引起导线舞动、杆塔倾斜、倒塔、导线断股、金具和绝缘子损坏、绝缘子闪络等事故。
导线覆冰是一个复杂的过程,覆冰量与导线半径、含风量、风速、风向、气温及覆冰时间等因素有关。
对减轻导线覆冰带来的危害,要充分掌握本地区的冰雪情况,仔细研究输电走廊的微气候、微地形,尽量避开重冰区;无法避开时,应在重冰区采取抗冰设计。
为加强已有线路的抗冰害能力,应视具体情况区别对待,可增大爬电距离,改善绝缘子伞裙结构,在绝缘子表面涂憎水涂料以及对杆塔横担和绝缘子进行清扫,这些都是解决覆冰绝缘子冰闪的有效方法。
2.事故措施范围本反事故措施适用于xxx公司220kV及以下架空输电线路防止覆冰、舞动事故的治理。
3.分析线路区域气象变化引起中冰区、易舞动区(1)认真调查气象条件,易覆冰区、易舞动区地形;收集气象部门的历史观测资料外 ,对沿线现有输电线路及通信线路的覆冰及运行情况进行深入的调查访问,认真听取当地居民有关历年冰凌频数、性质、分布及危害等方面的情况。
(2)输电线路防覆冰、舞动排查,应认真分析标注出冰区、舞动区范围内输电线路段落。
(3) 要求全面掌握沿线气象环境资料,有效预防和治理线路冰害的有效措施;对设计冰厚取值偏低、且未采取必要防覆冰措施的重冰区线路应逐步改造,提高抗冰能力。
(4)应加强沿线气象环境资料的调研收集,加强导地线覆冰、舞动的观测,对覆冰及舞动易发区段,安装覆冰、舞动在线监测装置,全面掌握特殊地形、特殊气候区域的资料,充分考虑特殊地形、气象条件的影响,做好记录,为预防和治理线路冰害提供依据。
浅谈输变电线路的覆冰及其消除措施摘要:输变电线路覆冰可以导致输电线路的跳闸、断线、倒杆事故,对电力系统的安全稳定运行造成了严重的危害。
本文主要对输电线路覆冰产生的原因、事故行了分析,并有针对性地提出了相关防止消除的措施。
关键词:输变电线路覆冰消除措施随着近年来雪灾等自然灾害的影响,由覆冰、舞动引起的输电线路倒杆(塔)、断线及跳闸事故,严重威胁到电网的安全稳定运行及供电可靠性。
在输变电线路的运维过程中,如何解决好这一问题,一直是广大工作人员关注的重点问题之一。
一、架空线路覆冰的原因架空线路的覆冰是在初冬和初春时节(气温在-5 ℃左右),或者是在降雪或雨雪交加的天气里,在架空线路的导线、避雷线、绝缘子串等处均会有冰、霜和湿雪混合形成的冰层。
这是一层结实而又紧密的透明或半透明的冰层,形成覆冰层的原因,是由于在自然界物体上附着水滴,当气温下降时,这些水滴便凝结成冰,而且越结越厚。
有时,也会在导线表面上结上一层白霜,呈冰渣性质,其质量比坚实的覆冰轻得多,但其厚度却大得多。
一般当空气中有大量水分且有微风时,最易形成霜。
在湿雪降落时,湿雪一方面粘在导线上,同时又会浸透正在结冰的水,使冰层越来越厚,最厚可达10cm 以上。
当风向与线路平行时,覆冰的断面呈椭圆形;当风向与线路垂直时,覆冰的断面呈扇形,即在导线的一个侧面;当无风时,覆冰则是均匀的一层。
此外,覆冰还与线路走向有关,在冷、热空气的交汇处经过的线路,覆冰就更严重。
覆冰在导线或绝缘子上停留的时间也是不同的,这主要决定于气温的高低和风力的大小,短则几小时,长则达几天。
二、因覆冰而发生的事故导线和避雷线上的覆冰有时是很厚的,严重时会超过设计线路时所规定荷载。
如果导线、避雷线发生覆冰时还伴着强风,其荷载更要增加,这可能引起导线或避雷线断线,使金具和绝缘子串破坏,甚至使杆塔损坏。
尤其是扇形覆冰,它能使导线发生扭转,所以对金具和绝缘子串威协最大。
常见的线路覆冰事故有以下几种:杆塔因覆冰而损坏。
输电线路运维防治导地线覆冰舞动方案一.导地线覆冰舞动的发生,常与气候和气象条件有关。
在气温为一5~1℃、风力为8~12m∕s(4~6级)、导地线覆冰厚度3~20mm的情况下,易发生导地线舞动。
导地线舞动会给线路造成严重的损害,可使金具断裂,导地线落地,塔材、螺栓变形、折断,出现大面积停电。
因此运行单位应高度重视,建立健全有效的管理制度,降低舞动发生的几率。
二.导地线舞动较严重的地区,各级生产管理部门和运行单位应组织科研和技术人员成立防治导地线覆冰舞动工作小组,研究本地区导地线舞动形成的规律、特点,拟定相应的工作制度,制订防治导地线舞动的措施、计划。
通过不断治理和积累经验,逐步抑制导地线覆冰舞动的发生,减轻或避免导地线舞动造成的危害。
三.加强对导地线舞动的观测和记录,绘制出易舞线路和易舞区分布图。
开展对导地线舞动在线监测技术的研究,为预防和治理导地线舞动积累资料。
导地线舞动在线监测是利用观测装置,实时监测、记录导地线舞动的相关数据,如:覆冰厚度、性状、导地线舞动时的风速、风向、温度以及舞动的幅值、频率、波形等。
四.处于重冰区(覆冰厚度在20mm及以上)或易于结冰的线路,应制订或适时采取融冰及防冰措施,避免发生线路故障。
根据情况设置冰凌观测站,以便导地线发生覆冰时及时进行观测及记录;加强对冰凌资料的积累、分析,结合运行经验制定预防冰害事故措施。
五.根据线路设计和运行情况,对各种交叉跨越距离按可能发生的覆冰情况进行校验,重要交叉跨越档宜采用孤立档。
为减轻或防止导线脱冰跳跃和舞动对导线造成的损伤,悬挂导线时宜采用预绞丝护线条保护,不使用重锤和非固定型线夹。
六.北方地区初春季节冰雪开始融化,应提前清除绝缘子串上的冰雪,防止冰闪事故的发生。
也可采取一些防治措施:改变瓷(玻璃)绝缘子串的配置(如在绝缘子串中插入大盘径绝缘子),或在条件允许的情况下增加绝缘子串长度(如采用结构高度较高的绝缘子或适当增加片数)。
七.对已采用的防舞措施(装置),应定期进行巡视和检查,发现异常及时处理,确保其运行状况良好。
输电线路覆冰舞动原因分析和治理措施摘要:由于我国地貌特征复杂多样,输电网建设需要穿越高原、山地、盆地等气候恶劣的区域。
输电线路覆冰舞动是当风吹到因电线积冰而变为非圆截面的导线时,会诱发电线产生一种低频率、大幅度的自激振。
长时间的覆冰舞动会导致杆塔、绝缘子、导线及金具受到异常不平衡冲击而疲劳损伤,以及造成导线相间和相对地闪络,严重威胁电网的安全运行。
关键词:输电线路;覆冰舞动原因分析;治理措施1资料与方法1.1数据介绍湖北省电力试验研究院、电力勘测设计院提供2010年2月10—11日湖北省境内输电线路覆冰舞动故障的资料清单,有:舞动起止时间,杆段中心杆塔经纬度,舞动时风速,风向和导线覆冰厚度。
本文使用的气温和降水数据是湖北省内17个地面观测站点常规气象数据。
1.2数值模式及个例采用WRF3.4.1模式对本次事故中天气过程进行模拟,模拟时间为2010年2月9日14:00(北京时,下同)至12日02:00,以6h一次的1°×1°的NCEP再分析资料作为初始边界条件,采用2层嵌套,第2层嵌套包括整个湖北省,模拟区域如图1。
两重网格水平格距分别为9km、3km,格点数分别为166×102、265×181,垂直方向分为52层,地形静态数据采用MODIS数据。
算例中物理方案采用RRTM长波辐射方案,Dudhia短波辐射方案,近地面层Monin-Obukhov方案,Noah陆面过程方案,YSU边界层参数化方案,最外重使用Kain-Fritsch积云对流方案,微物理方案采用Thompson方案,该方案最初的设计是为了提高飞机积冰预报的准确率,因此其对云中混合相态过程进行了更多地描述。
2线路覆冰舞动的机理2.1垂直舞动机理垂直舞动模型忽略导线扭转运动,只考虑导线由风激励产生的升力L和阻力D,其值可表示为:式中,P为单位长度导线的投影面积(不计覆冰厚度);V为风速;ρ为空气密度;CL为升力系数,可正可负;CD为阻力系数,总为正值。
输电线路覆冰故障分析及对策论文导读:输电线路是电网的大动脉,是连接各个变电站、各重要用户的纽带,担负着将强电流长距离输送的任务。
输电线路一般分布在平原及高山峻岭及荒山野外,它跨越江河,直接受到风、雨、雪、雾、冰、雷等自然环境的影响,同时还受到洪水、滑坡等自然灾害的侵害、人为的损坏和动物危害等许多难以预见的破坏,经常引起线路单相接地短路故障,造成大面积停电,直接影响着工农业生产和人们的正常生活。
由于近年来随着拉马德雷现象的影响,全球气候变冷,加剧了覆冰的形成。
关键词:输电线路,覆冰,故障1引言随着我国工农业生产的迅速发展和社会用电需求的不断增强,各地相继建成并投产的电网日益增多。
输电线路是电网的大动脉,是连接各个变电站、各重要用户的纽带,担负着将强电流长距离输送的任务。
输电线路的安全运行,直接影响到了电网的稳定和向用户的可靠供电。
输电线路一般分布在平原及高山峻岭及荒山野外,它跨越江河,直接受到风、雨、雪、雾、冰、雷等自然环境的影响,同时还受到洪水、滑坡等自然灾害的侵害、人为的损坏和动物危害等许多难以预见的破坏,经常引起线路单相接地短路故障,造成大面积停电,直接影响着工农业生产和人们的正常生活。
随着电网的不断发展延伸,输电线路通过复杂地形及恶劣气候地区的不断增多,由此引发的线路事故也不断增多。
因此,分析引起输电线路故障的原因,采取防治措施,是提高输电线路安全运行的关键。
由于近年来随着拉马德雷现象的影响,全球气候变冷,加剧了覆冰的形成。
去年华中地区出现的冻雨、雨雪天气,其覆冰厚度达到了70-80mm,严重超出了设计标准。
造成了大面积、长时间的跳闸停电事故。
因此覆冰是严重威胁我国输电线路安全运行的主要因素之一,分析覆冰的成因及影响因素,进而有效的预防和降低事故的危害性摆在了电力工作者的面前。
2覆冰引发输电线路故障因素分析2.1覆冰事故类型根据我国输电线路各类冰害事故分析,覆冰线路的事故可归纳为以下四类[1-6]:2.1. 1线路覆冰的过荷载事故过负载事故为导线覆冰超过设计抗冰厚度,即覆冰后质量、风压面积增加而导致的机械和电气方面的事故。
浅谈导线的覆冰舞动、超载、冰闪故障在恶劣的严寒天气下,覆冰舞动、超载、冰闪易导致如下故障:(1)输电线路在覆冰情况下发生导线舞动,导致线路设备受损;(2)覆冰融化时,绝缘子串表面易形成冰凌桥接,如果此时绝缘子积污严重,易发生冰闪;(3)导地线覆冰超载,将造成塔头受压屈服变形及倒塔断线等事故。
针对以上情况拟采取的主要措施有以下几方面。
(1)舞动防治。
在线路发生舞动的区段安装防舞器,提高发生舞动的门槛值,有效抑制导线舞动幅值与强度,同时对舞动段内的双串(瓷或玻璃)绝缘子每相安装一组绝缘子串间隔棒作支撑,防止双串绝缘子因舞动发生碰撞破损(特高压情况稍好)。
(2)冰闪防治。
一是采取插花串的方式,即在每一串绝缘子中间,每3片(或5片)插1片草帽型大盘径绝缘子,以此达到防止绝缘子串上的冰凌桥接,防止冰闪;二是绝缘子倒V串改造,在保证导线与杆塔空气间隙不变的前提下,可以加长绝缘子串长,提高绝缘强度。
(3)针对因覆冰超载造成的地线支架屈服、地线串动、导地线断线等严重危及电网安全的事故情况,采取的主要措施:①增加导地线、金具等设备强度,防止导地线断线,地线滑移窜动、掉线;②对杆塔构件进行局部加强,如加固地线支架;③适当缩短导线耐张段长度,改善受力条件。
(4)重点区段安装在线监测装置,同时还应长期进行人工观测,积累数据,以指导以后的防冰灾工作特种耐热电缆结构分析什么是电线平方数?一、什么是电线平方数?如何计算电缆平方数?几平方是国家标准规定的的一个标称值,几平方是用户根据电线电缆的负荷来选择电线电缆。
电线平方数是装修水电施工中的一个口头用语,常说的几平方电线是没加单位,即平方毫米。
电线的平方实际上标的是电线的横截面积,即电线圆形横截面的面积,单位为平方毫米。
一般来说,经验载电量是当电网电压是220V时候,每平方电线的经验载电量是一千瓦左右。
铜线每个平方可以载电1-1.5千瓦,铝线每个平方可载电0.6-1千瓦。
因此功率为1千瓦的电器只需用一平方的铜线就足够了。
输电线路覆冰舞动及解决措施分析摘要:本文阐述了设置相间间隔棒和带可旋转线夹的分裂导线间隔棒能有效防御导线覆冰舞动灾害。
关键词:输电线路;覆冰舞动;截面受力;2008年1月发生在我国南方地区的冰冻灾害,使南方电网遭受了有史以来最为严重的破坏。
据统计,湖南电网14条500kV、44 条220kV 和121条110 kV线路停运;江西电网17条500kV、57条220kV和168条110kV线路停运;浙江电网23条500 kV、21条220 kV和14条110kV线路停运。
雪灾造成国家电网直接经济损失104.5亿元,灾后电网恢复重建和改造需要投入资金390亿元。
导线覆冰舞动是输电线路覆冰灾害之一。
导线覆冰后,形成非圆形界面,在风的激励下产生低频、大幅振动,并极易与铁塔形成塔-线藕联体系,放大舞动效应。
长时间的舞动导致杆塔、绝缘子、导线及金具受到异常不平衡冲击而疲劳损伤,以及造成导线相间和相对地闪络,严重威胁电网的安全运行。
有必要就导线覆冰舞动的原因进行分析并探索经济、有效的措施防御导线覆冰舞动,减少高压架空线路的覆冰损害。
1.导线覆冰舞动的原因导线覆冰形成的原因是过冷却的冻雨在自重与风的作用下滴落到温度为0 ℃以下的导线上时,冻结成冰凌,附着在导线表面,并不断积累,形成覆冰。
由于冻雨自重与风的相互作用,覆冰首先在迎风向导线斜上表面形成并发展,如图1 中“1”位置所示,随着覆冰的积累,当导线的抗扭刚度不足以抵抗覆冰偏心对导线截面形心引起的弯矩时,导线发生扭转,使导线表面的覆冰趋向均匀,如图1(a)所示;如导线的抗扭刚度较大时,如大截面导线和分裂导线,不均匀覆冰的自重不足以使导线扭转,或使导线发生扭转的角度较小时,导线表面覆冰不均匀的现象较为突出,简化为如图1(b)所示模型。
下面以LGJ400 导线(D=27.63mm)为例分析不均匀覆冰导线舞动的启动条件。
假设均匀覆冰时厚度为10mm,将导线不均匀覆冰的截面形状简化为半椭圆状,椭圆的短直径b与导线截面半径相等,覆冰迎风面积简化为过m点的切面,切面与水平面的夹角为45°,切面的宽度与覆冰截面的长半径a相等,如图1(b)所示。
输电线路覆冰舞动原因分析和治理措施刘嘉琦摘要:高压输电线路是地区电网的重要组成部分,其运行质量对安全供电有着重要影响。
野外输电线路相间绝缘主要是靠空气,其绝缘距离随电压等级的升高而增大,导线间必须保证一定的安全距离。
在天气寒冷地区,覆冰舞动是影响导线间绝缘距离的重要因素。
舞动是输电线路导线因覆冰形成非圆截面,在水平方向风作用下诱发产生的一种低频、大振幅的自激振动。
输电线路一旦发生舞动,将造成诸多危害。
基于此,文章对线路舞动的原因进行分析,并提出相应的应对方法。
关键词:输电线路;舞动;覆冰;防舞装置引言我国幅员广阔,很大一部分地处寒带,覆冰积雪非常常见,这本是一种非常美丽的自然景观。
但覆冰发生在输电线路上,则会带来很大的隐患,甚至造成灾害。
输电线路发生覆冰容易引起导线舞动、杆塔倒塌、断线等问题,影响群众正常用电。
近几年来,我国高寒地区由于输电线路覆冰导致导线舞动的现象时有发生,跳闸短路造给电网带来了巨大损失。
输电线路覆冰导致导线舞动,严重威胁着电力系统的安全运行,电力部门相关工作人员需要高度重视,了解其发生的原因,采取应对措施,尽可能避免发生导线舞动。
新建输电线路需从设计、施工、运行管理等多方面综合施策,才能从根本上降低覆冰导线舞动发生的机率。
1线路覆冰舞动的机理1.1垂直舞动机理公式中,αk和ωk分别为导线第k阶扭振腹点振幅和圆频率,V0为与线路走向垂直的水平风速,θ0为初始攻角。
1.3偏心惯性耦合失稳机理除垂直振动和扭转振动外,覆冰导线还存在偏心惯性。
它将引起攻角变化,使相应的升力对横向振动形成正反馈,加剧横向振动。
此为偏心惯性耦合失稳机理,是最全面的模型,分别从垂直、水平和扭转振动3个自由度进行分析,在舞动的仿真模拟、舞动影响因素的定性分析方面具有广泛的应用。
2 导线覆冰舞动原因分析2.1气象条件输电线舞动的形成需要特定的条件,一般在上年12月至次年3月多发,特别是在初春和初冬最易发生。
输电线路舞动形成的机理比较复杂,涉及到气象因素、地理环境、线路路径走向、导线受力条件等。
输电线路覆冰舞动原因与预防措施分析摘要:在输电线路施工过程中,覆冰舞动会带来损坏杆塔,线路跳闸等危害。
很多输电线路的舞动都与导线表面覆冰有关,往往是覆冰不均匀导致的,降雪或冻雨会在输电线路上造成覆冰,覆冰导线在风力作用下就会舞动,会给输电线路的安全运行带来很大隐患,甚至造成经济损失。
笔者分析了输电线路覆冰舞动的常见因素及危害,提出了治理对策,希望能给相关工作人员一些启发。
关键词:输电线路;覆冰舞动;措施引言高负荷电能输送载体是电力系统安全运行的重要生命线工程。
输电线路具备跨度大、韧性高等优势,对风激励、导线覆冰等外界荷载的反馈灵敏,便于产生振动过度破坏和极限情况下的不稳态断裂损害。
对中国影响结果研究:关于荷载作用因素和结构动力反应特点的特殊性,有着理论认知中的缺失和不够,而设计理论的限制性和不足,会让目前的输电线路防灾管理办法不完善,需要继续扩大根本性研究。
东北地区的气象特性,风、冰等环境荷载构成了荷载的复杂性,导致输电线路环境荷载响应非常复杂。
1研究背景1.1输电线路覆冰舞动原因分析通常认为,引起输电线路舞动的主要因素为导线覆冰、风激励、线路参数3个因素。
(1)导线覆冰。
由于北半球冬季中东西走向的山脉导线的迎风斜坡比背风坡上结积冰程度更严重,因此东西向山脉导线结冰通常也比南北向山脉导线的结积冰度更严重些;导线的悬挂点高度一般越高,结冰现象越要严重,因为此时空气环境中含有的饱和液态水含量要随着悬挂高度的进一步增加而急剧增加的;此外,大截面导体则更容易发生偏心结冰问题;分水岭附近和风口处地区的交通线路覆冰往往比境内其他特殊地形的更严重,河湖水体变化对线路覆冰率也有其显著地影响。
由于导体的冰覆盖不均匀,容易出现扇形、D形、新月形等不规则形状。
一旦风被激发,就会发生导线舞动。
(2)风激励。
早春和冬季,冷空气流和暖空气流的同时存在会引发风向的加速流动,这是一种风向的激励。
对于高压输电线路来说,对于开阔的地段,能够看出电路的设计可以控制风向与输电线路方向之间的夹角,在夹角较大的时候,就可以充分发挥风激励的作用,并且对线路的舞动有着一定的影响。
防止输电线路覆冰、舞动事故措施1xxx公司检修分公司防止输电线路覆冰、舞动事故措施批准:审核:编制:许映全检修分公司线路班2020年12月目录1.总则 (1)2.事故措施范围 (1)3.分析线路区域气象变化引起中冰区、易舞动区 (1)4.抗覆冰措施 (2)4.1 防倒塔断线措施 (2)4.2 防绝缘子串冰闪措施 (3)5.防导线舞动措施 (3)6.输电线路除冰 (4)7.运行阶段应注意的问题 (4)8.小结 (4)防止输电线路覆冰、舞动事故措施1.总则在电网系统中,输电线路覆冰现象较为普遍,其引起的故障严重地影响了电力系统的正常运行。
输电线路覆冰可引起导线舞动、杆塔倾斜、倒塔、导线断股、金具和绝缘子损坏、绝缘子闪络等事故。
导线覆冰是一个复杂的过程,覆冰量与导线半径、含风量、风速、风向、气温及覆冰时间等因素有关。
对减轻导线覆冰带来的危害,要充分掌握本地区的冰雪情况,仔细研究输电走廊的微气候、微地形,尽量避开重冰区;无法避开时,应在重冰区采取抗冰设计。
为加强已有线路的抗冰害能力,应视具体情况区别对待,可增大爬电距离,改善绝缘子伞裙结构,在绝缘子表面涂憎水涂料以及对杆塔横担和绝缘子进行清扫,这些都是解决覆冰绝缘子冰闪的有效方法。
2.事故措施范围本反事故措施适用于xxx公司220kV及以下架空输电线路防止覆冰、舞动事故的治理。
3.分析线路区域气象变化引起中冰区、易舞动区(1)认真调查气象条件,易覆冰区、易舞动区地形;收集气象部门的历史观测资料外,对沿线现有输电线路及通信线路的覆冰及运行情况进行深入的调查访问,认真听取当地居民有关历年冰凌频数、性质、分布及危害等方面的情况。
(2)输电线路防覆冰、舞动排查,应认真分析标注出冰区、舞动区范围内输电线路段落。
(3) 要求全面掌握沿线气象环境资料,有效预防和治理线路冰害的有效措施;对设计冰厚取值偏低、且未采取必要防覆冰措施的重冰区线路应逐步改造,提高抗冰能力。
(4)应加强沿线气象环境资料的调研收集,加强导地线覆冰、舞动的观测,对覆冰及舞动易发区段,安装覆冰、舞动在线监测装置,全面掌握特殊地形、特殊气候区域的资料,充分考虑特殊地形、气象条件的影响,做好记录,为预防和治理线路冰害提供依据。
输电线路覆冰舞动及解决措施分析摘要:本文阐述了设置相间间隔棒和带可旋转线夹的分裂导线间隔棒能有效防御导线覆冰舞动灾害。
关键词:输电线路;覆冰舞动;截面受力;
2008年1月发生在我国南方地区的冰冻灾害,使南方电网遭受了有史以来最为严重的破坏。
据统计,湖南电网14条500kv、44 条220kv 和121条110 kv线路停运;江西电网17条500kv、57条220kv 和168条110kv线路停运;浙江电网23条500 kv、21条220 kv 和14条110kv线路停运。
雪灾造成国家电网直接经济损失104.5
亿元,灾后电网恢复重建和改造需要投入资金390亿元。
导线覆冰舞动是输电线路覆冰灾害之一。
导线覆冰后,形成非圆形界面,在风的激励下产生低频、大幅振动,并极易与铁塔形成塔-线藕联体系,放大舞动效应。
长时间的舞动导致杆塔、绝缘子、导线及金具受到异常不平衡冲击而疲劳损伤,以及造成导线相间和相对地闪络,严重威胁电网的安全运行。
有必要就导线覆冰舞动的原因进行分析并探索经济、有效的措施防御导线覆冰舞动,减少高压架空线路的覆冰损害。
1.导线覆冰舞动的原因
导线覆冰形成的原因是过冷却的冻雨在自重与风的作用下滴落到温度为0 ℃以下的导线上时,冻结成冰凌,附着在导线表面,并不断积累,形成覆冰。
由于冻雨自重与风的相互作用,覆冰首先在
迎风向导线斜上表面形成并发展,如图1 中“1”位置所示,随着覆冰的积累,当导线的抗扭刚度不足以抵抗覆冰偏心对导线截面形心引起的弯矩时,导线发生扭转,使导线表面的覆冰趋向均匀,如图1(a)所示;如导线的抗扭刚度较大时,如大截面导线和分裂导线,不均匀覆冰的自重不足以使导线扭转,或使导线发生扭转的角度较小时,导线表面覆冰不均匀的现象较为突出,简化为如图1(b)所示模型。
下面以lgj400 导线(d=27.63mm)为例分析不均匀覆冰导线舞动的启动条件。
假设均匀覆冰时厚度为10mm,将导线不均匀覆冰的截面形状简化为半椭圆状,椭圆的短直径b与导线截面半径相等,覆冰迎风面积简化为过m点的切面,切面与水平面的夹角为45°,切面的宽度与覆冰截面的长半径a相等,如图1(b)所示。
根据覆冰截面积与均匀覆冰时相等可得切面的宽度为:
假定线路所在地基本风速为v,风速与导线长度方向垂直,导线离地高度50 m,b类地形,忽略导线风载体型系数与风振系数,则风压引起的1m长度导线上扬力fy为:
由本算例可见,当基本风速达到27.22 m/s时,不均匀覆冰导线便具备了舞动的启动条件,并进一步诱发导线产生低频(0.1~
3hz)、大幅(约为导线直径5~300倍)自激振动,亦称舞动。
导线的舞动受风速、风向、线路档距、导线型号、覆冰形状等多种因素影响,但舞动的轨迹基本为以垂直方向为长径的椭圆,如图2 所示。
2.覆冰舞动对策
采用带可旋转线夹的导线间隔棒代替传统的分裂导线间隔棒和安装相间间隔棒可以防止不均匀覆冰导线的舞动,降低舞动灾害的发生。
这两种方法在国外已经广泛应用,运行结果表明效果良好。
我国目前这两种导线防舞动方法尚未大范围推广,下面分别介绍这两种防舞动措施。
2.1 防舞动相间间隔棒
在导线相间安装绝缘间隔棒,把一个档距分割为几个小的区间,相当于减小档距,抑制振动的发生;相间间隔棒传递异相导线振动的能量,使不同导线振动相互影响,扰乱导线位相,抑制导线振动;保证相间距离,防止闪络发生。
传统的相间间隔棒的绝缘材料是瓷制的,自重大,增加铁塔的荷载,往往需要考虑提高铁塔的强度,而且会增加导线的弧垂,导致导线对地面净空距离不满足要求。
sr相间间隔棒的开发很好地解决了这一问题,其绝缘部分由frp 材质聚合物绝缘子内芯外包硅橡胶材质的外皮构成,如图3所示。
这种间隔棒质量轻,强度高,耐久性好,目前已经开发出500 kv及以内各等级线路相匹配的sr
相间间隔棒,并在工程中大量应用。
2.2 带可旋转线夹的导线间隔棒
传统的导线间隔棒的所有线夹都与导线固连,导线抗扭刚度大,即使在导线覆冰不均匀的情况下,导线也难以在覆冰偏心重力的作用下扭转趋向均匀,导线覆冰的不均匀现象严重,在强风作用下易产生舞动现象。
带可旋转线夹的导线间隔棒为日本旭电机技术研究中心研发,该线夹已在日本广泛应用,运行结果表明其防舞动效果佳、安全性高。
目前,我国对于该种线夹的应用尚处于起步阶段。
以四分裂导线为例分析带可旋转线夹的导线间隔棒防御导线覆冰舞动的原理。
将间隔棒的迎风向两个线夹设置为可旋转线夹,可旋转线夹允许导线在一定角度内扭转,扭转幅度范围为-80°~
+80°,在不均匀覆冰偏心自重的作用下易于发生扭转;右侧两根导线由于固定线夹的作用抗扭转刚度较左侧导线大,在不均匀覆冰作用下难以扭转,因此不均匀覆冰现象严重。
覆冰形状的不同使得迎风向和背风向导线覆冰的迎风角不同,在风压作用下产生力的方向不再一致,甚至相反,从而防止覆冰导线舞动,如图4所示,另外还有一种为可旋转线夹是对称分布的。
带可旋转线夹的导线间隔棒是在传统导线间隔棒的基础上设计发明的,不但具有防止覆冰导线舞动功能,而且完全具备传统导线间隔棒的所有性能和特点。
应用于两分裂导线和四分裂导线的带可旋转线夹的间隔棒构造如图5所示。
3.总结
导线覆冰舞动是架空输电线路的覆冰引起的灾害之一,舞动的产生与覆冰截面形状和风速有关,具有一定截面形状和尺寸的覆冰导线在风速达到某一数值时,风压对导线与覆冰产生的上扬力将超过自身重力,使舞动的形成具备了启动条件。
经过国外多年运行经验,相间间隔棒和带可旋转线夹的分裂导线间隔棒能有有效而且经济地防御导线覆冰舞动灾害,这两项导线防舞动技术具有一定的推广价值。
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