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特高压输电线路防舞动研究

作者：黄建峰覃金彩许杨勇日期：2015-01-17 09:26 来源：《电子制作》

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【文章摘要】
本文首先对特高压输电线路的结构特点以及冰风的特点进行阐述，然后就起对特高压输电线路的舞动进行了研究，对于高压输电线的失谐防舞动机理以及运动稳定性机理进行了研究。通过研究发现，通过对舞动线路的幅度以及条件等分析，可以利用上述防舞动机理对其进行预防特高压输电线路的舞动，通过对于特高压输电线路防舞动机理的介绍为防舞动装置的设计提供一定的理论基础。
【关键词】
特高压输电线路；防舞动；失谐；研究
0 引言
我国的国民经济在飞速的发展，所带来的影响就是对于电力需求的不断的攀升，目前我国的电力系统已经进入大系统发展的时代。特高压电网的建设能够在一定程度上满足我国行业发展对于电力的需求，电力系统的升级能够使得资源在更大的范围内实现资源的有效配置，对于特高压输电技术其能够提高电能的利用率防止电能的浪费。根据国外特高压输电的经验，在某些极端的天气条件下会造成输电线路大范围的舞动这些舞动会造成严重的后果。根据我国所建设的特高压输电线路所经过的区域对我国的特高压输电线路可能产生舞动的区域进行分析，特高压输电线路的舞动与线路的结构以及参数有关。特高压输电线路的特点就是分裂导线较多、而且导线的横截面积较大、输电线假设的高度较高、而且档距比较大这些特点都比较容易造成特高压输电线的舞动，从我国目前特高压以及超高压输电线路的特点来看具有大截面积，并且分裂的导线为6-8 根，档距比较大，所以我国的特高压输电线路较容易造成舞动。
1 特高压输电线防舞动机理
1.1 失谐防舞机理
特高压输电线路造成舞动的直接原因就是分裂导线之间的大幅度的振动，扭动以及横向的运动等，这种振动的能量会在导线上进行传播，有些振动的能量集中在一个档距之内会消失，或者是减弱很多，但是也有的多个能量叠加在一起引起大幅度的振动。防止输电线路的扭动以及横向运动之间的耦合是有效防止舞动的关键，限制了耦合就会抑制振动的能量在不同档距之间的传播，这种抑制输电线路舞动的方法就是失谐防舞动机理。
1.2 稳定性防舞机理
有时候为了使得特高压输电线路具有较强的防止舞动的能力，在很多情况下都要在有关地方安装相应的防舞动的装置，但是特高压输电线路非常的复杂，但是如果采用稳定性的输电线路防舞动的机理就可以不必追究舞动发生的具体的原因，只是对于防舞动导线的稳定性进行判断，然后就可以根据上述原理对输电线路进行防舞动设计。
1.3 改变覆冰冰型抑制舞动理论
很多情况下导线之所以会发生舞动是因为导线有覆冰，如果能采取一定的措施使得导线所附着的冰能够均匀分布，就能够在一定程度上减轻导线发生舞动的可能性，也可以实现特高压输电线路的防舞。这种防舞动措施对于特高压输电线路来讲效果较好，由于风力输入过大额时候，有时候只能够采取改变导线上覆冰的均匀度来对其进行防舞动设置。
2 防舞机理
本文在上述部分对我国输电线路的舞动可能性进行了定性的分析，然后对于特高压输电线路的防舞动的机理进行了研究，基于上述可能性和理论本文提出了以下几种特高压输电线路的防舞动措施，并且对于防舞动的装置的设计进行了研究。我国特高压输电线路一般为多分裂，所以就需要设置一定数量的间隔棒来防止高压输电线路的舞动。档距之间的距离一般都是相等的，对于单根导线的扭转相比多根分裂线的扭转强度要小得多，分裂导线的横向的振动的频率也相对较小，在输电线路覆冰的情况下，同时有风最容易造成特高压输电线路的舞动；在采用间隔棒的情况下振动的能量能够较容易的实现在档距之间的传播，这种传播的结果就是在很大程度上减弱了能量叠加的可能性，降低了舞动发生的概率。所以在分裂导线上使用整体的间隔棒在有些情况会更容易造成谐振更容易发生舞动，加上外部条件的作用大大增加舞动发生的可能性。如果某种装置既能够发挥间隔棒的间隔作用又能够抑制间隔棒对于舞动发生的不良影响那么就能在很大程度上抑制舞动。所以本文提出了在利用失谐原理的同时注重隔离棒可能导致的谐振问题，改进的失谐间隔棒。
在对分导线进行防舞动装置的设计的过程中扭转刚度的设计至关重要。单导线和分类导线的扭转刚度的计算方式有着本质的不同，单导线的刚度计算是围绕自身旋转时的刚度，分裂导线的刚度计算则是以分裂中心为轴所计算的刚度，所计算的是分类导线整体的刚度。单导线的扭转刚度是线性的；分裂导线的刚度是非线性的计算起来也比较复杂。刚度是单导线本身的一种属性是和导线的制作材料导线的结构以及使用方式确定的，其扭矩和扭角的关系是线性的。分类导线的刚度计算则不同，影响其刚度的条件有本身也有外部环境，一般情况下其刚度都是非线性的。但是就总体来看影响分裂导线的刚度的因素有分裂导线的几何形状和以及本身的材料和结构特征、以及导线上的张力、所加间隔棒、导线和其他环节的连接方式、导线的覆冰情况等都会对分裂导线的刚度计算造成一定的影响。所以截止到目前为止对于分裂导线的刚度的计算学术界仍然没有一个定论，在工程实际运用过程中往往是根据一些经验公式来对分裂导线的刚度进行计算。分类导线的计算的方式如下图所示。
图1 分裂导线的扭转刚度计算
分裂导线刚度的计算公式如下：
载上述公式中分裂导线的扭转的刚度为J ；n 为导线的数目；d 为分裂圆的直径；T 是导线上的张力；L 档距之间的距离；XM 是扭矩作用点之间的距离； Se 是单导线的扭转的刚度。其计算公式如下：
式中：y0、z0 为初始的垂弧；Ki 是分裂导线上的参数，导线之间的连接方式会对其造成一定的影响、导线的数目也会对其造成一定的影响、分裂导线所形成的弧度也会对其造成影响。
3 结论
本文对输电线路的防舞动进行了调查研究，对于我国特高压输电线路的舞动发生的可能性进行了分析，通过研究分析发现在某种也对的地理环境以及气象环境的影响下特高压输电线路发生舞动的可能性非常大，对于特高压输电线路的防舞动设计是必要的。所以针对上述特点，本文对于特高压输电线路的防舞动的机理进行了分析与研究，通过失谐间隔棒的作用可以抑制分导线之间舞动的耦合，还可以对于振动在各个档距之间的传播进行抑制，这样就能够起到对于特高压输电线路的舞动防止。同时本文还对于分裂导线的扭转刚度的计算方式进行了介绍通过对于分裂导线的扭转刚度进行计算可以有效的防止分裂导线之间的舞动，同时对于该参数进行计算可以在理论上有效的对于特高压输电线路的防舞动装置进行设计，通过对于该理论的阐述可以为相关部门对于特高压输电线路防舞动研究提供一定的理论基础，研究表明，本文所设计防舞动的原理以及装置能够有效的杜绝特高压输电线路的舞动。