大学本科电力专业输电导线舞动防控毕业设计.docx

大学本科电力专业输电导线舞动防控毕业设计.docx

《大学本科电力专业输电导线舞动防控毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学本科电力专业输电导线舞动防控毕业设计.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

大学本科电力专业输电导线舞动防控毕业设计

摘要

风力对输电线路的危害很大，除了大风引起倒杆、杆塔倾斜、断线等造成架空电力线路停电事故外，还会因风在较低风速或中等风速情况下使导线和避雷线引起舞动，发生跳跃，造成碰线、混线闪络事故，严重时会因导线舞动造成断线、倒杆、断杆事故。

为了保证线路的安全运行和稳定性，有必要对导线舞动现象进行分析，并制定相应的控制措施。

适当调整导线弧垂，降低平均运行应力，加强线路维护，提高安装和检修质，提高思想认识，加强对架空线路的防振观念目前发现运行中的输电线路发生舞动的现象有增加的趋势，越来越多的防振锤松脱、滑动的缺陷被运行人员发现，如220kV增万甲线N42-N43档的导线就出现了的明显舞动现象，档内防振锤分别出现了长距离的滑动，滑动距离达到2-10m。

随着近年电力供求矛盾的加剧，本地区电网停电检修的时间越趋于紧张，部分缺陷消除的周期不可避免地延长。

为了保证该线路的安全运行和线路的稳定性，有必要对导线舞动现象进行分析，并制定相应的控制措施。

。

关键词：

导线舞动危害控制

目录

摘要……………………………………………………………………………1

1绪论……………………………………………………………………………3

2输电导线的物理机理及危害…………………………………………………5

2.1导线的舞动定义……………………………………………………………5

2.2影响舞动的因素……………………………………………………………8

2.3增万甲线N42-N43档舞动原因9

3防止导线因舞动导致的措施10

3.1加装护线条，加强导线的机械强度11

3.2加装防振锤11

3.3使用新型防振锤11

3.4加装阻尼线12

3.5适当调整导线弧垂，降低平均运行应力12

3.6加强线路维护，提高安装和检修质量12

3.7提高思想认识，加强对架空线路的防舞动观念13

3.8其他抗舞措施13

4成效16

全文总结17

致谢辞18

参考文献19

1绪论

随着经济的发展，人们对电力的需求急增，对供电的稳定性要求也越高。

保证线路运行的安全，保证供电的可靠，是运行部门的重任。

因此，要求运行、检修人员在运行过程中及时发现线路的缺陷，认真分析各种缺陷对线路的危害，根据缺陷的具体情况对线路进行检修。

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。

目前发现运行中的输电线路发生舞动的现象有增加的趋势，越来越多的防振锤松脱、滑动的缺陷被运行人员发现，如220kV增万甲线N42-N43档的导线就出现了的明显舞动现象，档内防振锤分别出现了长距离的滑动，滑动距离达到2-10m。

随着近年电力供求矛盾的加剧，本地区电网停电检修的时间越趋于紧张，部分缺陷消除的周期不可避免地延长。

为了保证该线路的安全运行和线路的稳定性，有必要对导线舞动现象进行分析，并制定相应的控制措施。

2输电导线舞动机理及危害

2.1导线的舞动定义

由于导线上的非回转对称的翼状覆冰和不同期脱冰而导致的避雷线的空气动力特性发生变化而引起的低频、高振幅的振动现象。

舞动或驰振是指由水平方向的风对非对称截面线条所产生的升力而引起的一种低频（频率约在0.1～3Hz）、大振幅（振幅约为导线直径的5～300倍，可达10ｍ）的自激振动。

导线舞动通常发生于因导线覆冰而形成非圆截面的情况下，只有个别情况例外。

所以舞动的形成取决于三方面的因素,即导线覆冰、风激励和线路结构与参数。

2.1.1舞动的形成条件

（1）气象条件：

气温t=0℃～-7℃，风速v＝5～15m/s（有时在-5℃或更低，如-10℃），冬季及早春。

如87年2月16～17日天津塘沽、湖北中山口大跨越等地的舞动均发生于此气象条件下。

（2）地形条件：

风口地段、开阔的平原。

（3）风向：

风向与线路轴向线的夹角为45～90°（30～70°）时易舞动。

（4）气压条件：

气压高，易舞动。

气压高，导线在大气中的比重降低，易推动导线上下运动；气压低，导地线在大气中的比重上升，不易推动导线上下运动。

故西北地区不发生舞动（海拔高，气压低）；而中原一带，如邯郸地区，海拔低，气压高，在1968-1980年间，35kV、110kV、220kV等级有7条线路舞动。

2.1.2舞动机理

（1）Den.Hartog垂直舞动机理　

当覆冰导线的空气动力阻尼为负并大于导线的横向固有阻尼时，无耦合的垂直运动出现不稳定性，即舞动是由空气动力产生的负阻尼所引起的。

（2）O.Nigol扭转舞动机理　

当覆冰导线的空气动力扭转阻尼为负，并大于导线的扭转固有阻尼时，扭转运动成为自激产生振动，当扭转运动频率接近垂直或水平谐振频率之一时，从而产生大幅度的舞动，即舞动是由扭转自激产生的。

（3）惯性耦合舞动机理　

当横向振动频率和扭转振动频率接近时，横向运动通过偏心惯性诱发扭转运动,当位于升力曲线的负斜率区域时，横向运动和扭转运动通过耦合相互加强，形成大幅度的舞动，即舞动是由惯性耦合失稳引起的。

2.1.3舞动特征及特点

导线结构型式是影响导线舞动的因素之一，在相同的环境、气象条件下，分裂导线要比单导线容易产生舞动，并且大截面的导线要比常规截面的导线易于产生舞动。

这主要是因为多分裂、大截面导线扭转刚度大，易于形成不均匀覆冰。

此外，舞动是自激振动，其产生与导线固有频率有关。

随着我国电力建设的发展，已呈现出一种多分裂，大截面的发展趋势，因此对舞动的研究与治理已经刻不容缓。

调查分析认为，近年来冬季输电线路覆冰舞动是典型的线路覆冰舞动，其发生条件、舞动表现形式及造成的后果都与以往的舞动情况基本一致。

与以往相比，近期的舞动也出现一些新的特点：

（1）范围大、频率高、涉及各电压等级

通过近几年调查分析，输电线路舞动发生范围相当广，遍及河南、湖北、山东、山西、辽宁等多个省份，涉及各个电压等级的输配电线路，且频率相当高。

以山东为例，本次舞动不仅10kV~500kV线路都观测到了舞动发生，而且区域内的通讯线路和电铁接触网也发生了舞动，造成胶济铁路停运155min。

（2）范围在扩大

以往发生的舞动主要集中在传统的易舞区和易舞段，如湖北、河南、辽宁等地区。

但近几年发生舞动的省份如湖南、云南、浙江、贵州等，在历史上极少有舞动记录。

舞动已不仅仅局限在有限的范围内，而是遍及到我国大部分地区和省份，应引起足够的重视。

（3）电网灾害应急机制的建立

在发生大面积舞动后，面对电网危机情况，我们国家的有关单位和人员及时启动应急预案，主要领导亲自指挥抢修，各单位人员各负其责，开展故障特巡，及时组织抢修，恢复线路运行，避免的大范围电网事故的发生。

（4）舞动的特征、振幅、频率、波长和持续时间

特征：

在垂直面及水平面内舞动，其轨迹近似于椭圆。

振幅A：

可达0.3～3m，Amax可达12～15m；

频率：

f＝0.1～0.75Hz（20～120周/min）

波长：

半波长l/2＝10～40m，最大可达150～400m（档距越大，波长越大，有时整档只有一个或2～4个半波）

持续时间：

几小时或几昼夜。

如：

87年2.19～21日，荆州、武汉两地110kV、220kV500kV（姚双、双凤、葛风线）共6条线路舞动持续有3天。

（5）舞动的特点

1）与电压关系不大。

各种电压等级的线路上均发生过。

2）引起跳闸的次数多：

3）与覆冰厚度没有显著的相关性：

b＝100mm至很小的冰厚均有发生。

4）与地形、档距、导线直径及导线张力之间有一定的关系：

一般，平原比山区易舞动、大档距比小档距易舞动、大直径的导线比小直径导线易舞动、导线张力低（2－8kg/mm2）易舞动。

但也有特殊情况，如有些线路上各参数相同的两相邻导线一档舞动而另一档不舞动；一档中，一相舞动而另两相不舞动。

根据现有资料，自1957年至1992年初，我国共发生了44次导线舞动，波及到线路161条，致伤导线66根，引起线路跳闸119次以上。

发生舞动最多的是沈阳、鞍山、丹东、锦州一带，自1957～1990年的33年中有18年发生舞动，共计25次，波及线路86条次。

其次是湖北省的荆州、武汉、宜昌、荆门地区，近7年共发生舞动2次，波及线路37条次。

2.1.4舞动的危害

（1）使杆塔产生很大有动载荷Þ危及杆塔。

舞动严重时,塔身摇晃、耐张塔横担顺线摆动、扭曲变形、近塔身处联结螺栓松动、损坏、脱落等。

（2）线路跳闸和停电。

舞动可使导线相间距离缩短或碰撞而产生闪络烧伤导线,并引起跳闸。

（3）损伤导、地线：

舞动Þ导线在悬垂线夹出口处以及防振装置、间隔棒握紧端头处位移、磨损、断股甚至断线。

混线Þ导、地线碰撞、闪络烧伤或磨损及导线断股等。

（4）金具及部件受损：

间隔棒握线夹头部松动或折断,造成间隔棒掉落；大量护线条损伤,危及导线；悬垂线夹船体移动,联结螺栓松动、损坏、脱落、防振金具钢线疲劳、锤头掉落等。

架空电力线路，架设在空中其导线可视为是一个长圆柱体，根据空气动力学原理，当空气在空中遇到圆柱体（如导线）时，在柱体的后面形成涡流，如果涡流在柱体上部和下部交替着形成，此种状态就能继续存在下去。

当涡流在导线（柱体）下部形成时，柱体上部气流速度较柱体下部为大，这时，风对柱体的压力就有一个垂直向上的分量，当这量大到一定程度时，就能使柱体向上移动。

当涡流在柱体的上部形成时，同理柱体受到一个垂直向下的冲击，使导线向下移动。

当风向与线路垂直，且交替地产生向上或向下的作用力，如果这一作用力的频率相等或接近时就造成导线的振荡，这种振荡称为"舞动"，导线的舞动是产生在垂直面内。

2.2影响舞动的因素

使导线产生稳定舞动的原动力是有规律的周期性的冲击作用，也就是说涡流的形成是周期性的，而这种周期性的涡流只有当均匀的气流（风速在0.4～8m/s）碰到导线时才能发生，因而可以说使导线发生稳定性的舞动的先决条件是均匀气流。

均匀气流形成与很多因素有关。

（1）风速及导线距地面高度、

（2）电压等级、（3）风向与线路见的夹角、（4）地理条件、（5）张力的大小

2.3增万甲线N42-N43档舞动原因

220kV增万甲线N42-N43跨东江支流，两座铁塔是直线塔，呼称高分别为40和45m，档距为457m，铁塔附近都是水田。

从上面的分析可以看出，220kV增万甲线N42－N43档2端的铁塔较高，使导线悬挂高度处于一个较高的水平面，极容易受到风力的影响而形成均匀气流。

由于该档垂直跨越较阔的江面，而江面非