架空输电线路设计输电线路舞动分析研究

架空输电线路设计输电线路舞动分析研究

张建业赵晴

(河北省送变电有限公司河北石家庄050000)

摘要：在城市化进程不断加快下，输电线路的设计环境也是更加的复杂，对于路径选择方法受到诸多因素的影响，智能化设计也存在着很多问题。所以，相关设计人员需要对架空输电线路的问题进行分析和研究，提出有针对性的解决措施，以优化架空线路的施工设计。

关键词：架空输电线路；舞动分析；施工设计

Pickto:intheacceleratingurbanizationprocess,thedesignofthetransmissionlineenvironmentisalsomorecomplex,thepathselectionmethodisaffectedbymanyfactors,theintelligentdesignalsoexistmanyproblems.So,relateddesignpersonnelneedtoanalyzetheproblemsofoverheadtransmissionlineandtheresearch,proposedtargetedmeasures,tooptimizetheconstructiondesignoftheoverheadline.

Keywords:overheadtransmissionlines;Waveanalysis;Constructiondesign

水平方向的风吹到覆冰后的导线上，将产生空气动力，诱发出导线的一种低频频率、振幅大的自激振动。因为导线形态上下的翻飞，形如龙舞，所以被称为是舞动。导线的舞动对其杆塔、导线和金具等的构件造成损害，使得输电线路的停电、跳闸事故出现，严重的危害到输电线路的安全运行，对社会经济造成影响。

1架空输电线路的设计重点

1.1杆塔设计的重点

塔在加速输电线路中的作用是确保其能够满足绝缘安全限制和电磁场要求，并支持导体和底线。在整条线路的建设中，塔架占有很大的比例，并且具有不同的类型，在运输成本，施工周期，运行安全性，占地面积和建筑成本方面有很大差异。在对杆塔设计的过程中，我们必须充分考虑现场地质情况、气候特点，开展相关的杆塔选型和施工作业。在通常情况下，设计人员需应用比较成熟的杆塔种类，在对新型的杆塔进行使用的时候，反复进行科学的试验，以保证其满足运行要求后可以使用，避免产生不必要的损失。

1.2导线的选择

架空传输线的核心部分主要用于传输电能。电线主要由电线支撑，直接暴露在空气中，受风，阳光，温度和雨水等外部因素的影响。当设计人员选择导线时，必须充分考虑导线的机械强度和电气性能。

2输电线路的舞动原因和危害分析

2.1原因分析

第一，输电线路的走向影响。结合国内外的大量资料分析得知，舞动风速的范围主要是在4-20m/s，并且风向和输电线路的走向夹角呈现出≥45°的时候，导线容易产生舞动，该夹角则是更加接近90°，舞动可能性则是更大。

第二，地形和地势影响。舞动不仅和当地气候条件有着关系，还和输电线路所在的地区地形、地貌条件有着紧密联系。结合相关统计分析得知，舞动多是发生在平原开阔的地区、山谷的风口，因为平坦开阔的地带容易形成稳定的层流风，对导线激励的效果比较显著。

第三，冰风参数影响。输电线路的覆冰作为舞动条件之一，导线上要形成覆冰需要具备下面两点：第一，冻雨和雨夹雪，干雪就不易凝结在导线上。第二们需要合适的温度，一般是0-5℃，温度过高或是过低，都不利于导线覆冰。若想形成舞动，除去覆冰因素以外，我们还需有稳定的层流风，对导线产生激励作用，在雨淞条件下，风速大小对成冰形状有着直接影响，并且还会影响到空气的动力。

第四，输电线路结构和参数。输电线路结构、参数是形成舞动的一个因素，就国内外统计资料的分析得知，在相同环境下，分裂导线就比单导线更容易产生舞动，而大截面导线则是比常规截面导线更容易产生舞动问题。

2.2输电线路的舞动危害

第一，相间闪络。导线在大幅度、长时间和无规律舞动的时候，舞动幅值可达数米，在比较严重的时候，其舞动幅值将会超出数十米，极易造成导线的相间距离缩短、碰撞，而烧伤导线则是会引发出输电线路的跳闸。第二，绝缘子的损坏。在舞动的时候，极易出现耐张绝缘子的双联间碰撞受损，另外在铁塔横担受到损失之后，耐张绝缘子和塔材的碰撞，使得绝缘子的损坏。第三，金具和附件的受损。导线舞动极易引发出金具和附近的受损。第四，危及杆塔。导线舞动的时候，其塔身的摇晃，横担顺线的摆动，扭曲的变形，塔身的联动螺栓出现松动、损坏，在严重的话会引发出倒塔的事故。第五，损伤导线。导线的舞动将造成导线在悬垂线夹出口处和间隔棒夹头处产生位移、磨损和断股，在严重的时候将产生断线落地的问题。

3输电线路的舞动理论和机理分析

3.1输电线路的舞动理论分析

架空输电线舞主要是一种气动不稳定性，属于振动类。从典型的舞动位移可知，当发生跳舞时横向位移通常较大，并且水平和垂直运动伴随着椭圆运动。

3.2主要的舞动机理

第一，DenHartog机理。DenHartog机理的基本内容是：当冰覆盖的金属丝的空气动力学阻尼为负且大于横向自然阻尼时，未耦合的垂直运动是不稳定的。也就是说，舞蹈是由空气动力产生的负阻尼引起的。仅考虑线的横向振动，即所谓的无扭转跳舞模型。

第二，O.Nigol机理。O.Nigol认为，导线之所以扭转失稳与两个因素有关：首先，当导线浸入导线的一侧时，冰壳的重心与原始导线的轴向重心不一致，从而产生绕导线轴向重心的扭矩第二，当风吹到这样的非圆形横截面时，空气动力的作用中心不与线的中心重合，并且还产生围绕线轴的空气动力学扭矩。

第三，惯性耦合机理。在该激励模式中，横向振动和扭转振动可以是稳定的，但是由冰覆盖引起的迎角导致迎角改变。因此，相应的升力形成对横向振动的正反馈，这加剧了横向振动，从而积累能量，最终形成大的舞蹈。

4输电线路舞动的治理措施

经过改变导线特点，抑制其舞动，而绝大部分的防舞器就是经过改变导线的特点，为了抑制运动，大多数反舞装置属于这一类，主要包括抑制扭转振动和抑制扭转振动类型的防跳装置。双摆防跳装置，整体式偏心重锤等。其次，提升线系统的自阻尼抑制了舞动的产生，例如由A.T.设计的终端阻尼器。第三，通过增加风阻来实现对舞动的抑制，例如由A.S.开发的空气动力阻尼器。第四，通过扰乱沿着隔间的气流来抑制舞动，例如扰流板。五，通过各种防冰措施，实现抑制跳舞，如采用低居里点合金材料，使用防雪丝和大电流融冰。第六，要提高线材的运行张力，缩短齿轮距离可以达到一定的抑制跳舞效果。

结束语：

总而言之，本文主要对输电线路的舞动原因和危害，对输电线路的舞动产生机理进行详细分析，分析和归纳出输电线路的舞动治理措施，主要方法如下：第一，经过改变导线特性，提升其导线系统自阻尼，对舞动进行抑制。第二，经过提升风动阻力，扰乱沿着档气流，对其舞动进行抑制。第三，经过各种防覆冰的措施，提升导线运行的张力，并且缩短档距，以抑制舞动。

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