對輸電線路導線舞動的研究

摘 要：分析并且討論當今世界的輸電線路導線舞動的現狀與機理。而且由于輸電線路舞動是一種氣動不穩定現象，是在遭遇強風時架空線產生低頻率大振幅的自激振動，所以提出輸電線路導線舞動研究領域需要關注和解決的一些實際的問題，否則將會嚴重威脅著輸電線路安全運行。

關鍵詞：輸電線路 導線舞動 控制

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0123-01

對舞動進行研究是起源于20世紀30年代，那時候，美、英等眾多國家進行了許許多多的觀察與研究，不僅從舞動機理和防舞的措施上進行研究，還從舞動的理論與計算機仿真方面進行了觀測，這樣才在導線舞動這一偉大領域上取得了豐碩的果實。然而，輸電線路導線的舞動是在某一特定的條件下發生的，是由水平方向的風對非對稱回轉面導線所產生的變化而引起的一種低頻率、大振幅的自激振動。并且，輸電線路導線舞動將會威脅輸電線路的安全運作。

1 分析輸電線路舞動的原因

1.1 導線覆冰的影響

輸電導線舞動是在某種特定的自然條件下，自身一些線路參數互相結合到一起而產生的一種情況。而且發生輸電線路導線舞動的原因中，最為重要的是覆冰的影響。其中，首先要形成覆冰，而且導線上形成覆冰需要具備3個條件。

（1）較大的空氣濕度。

（2）適宜的溫度，大約為0～5 ℃。

（3）使空氣中的水滴運行的風速大于1 m/s。

（4）使覆冰在導線上形成一定不規則形狀，如扇形、月牙形等。

1.2 風速和風向的影響

輸電導線舞動的風速控制在4～20 m/s，而且當主導風向與導線走向的夾角大于45°時，導線容易產生舞動。因為風力對導線主要起激振作用的是其垂直分量，當夾角越接近90°，舞動的可能性就會大大增強。

1.3 線路結構與參數的影響

根據輸電導線舞動的情況來分析，形成輸電導線舞動的主要因素是部分線路的結構和參數。因為，在相同的條件下，分裂導線要比單導線更容易產生舞動。而且，隨著人們用電的不斷增加，我國的輸電線路舞動的可能性也隨之增加了。

1.4 力學及地形的影響

在風力的不斷作用下，會產生升力和扭距等情況，這樣就會使得具有柔性的導線容易產生了舞動，最終也會使導線的扭轉情況更加嚴重。而且根據相關數據得知，導線舞動大多發生在地勢開闊的地區，這無論從風速還是空氣的流動性來說，都是形成導線舞動的有利條件。

2 防止導線舞動的具體措施

從現在的情況來看，穩定機制是基于線性動力穩定性的基本理論，在增加動態穩定的系統下，改變原來的不穩定系統進入到一個穩定的系統當中。這種理論表明，只有不穩定的振動才可以產生大振幅的振動。如果我們及時采取一些相應的措施，就可以提高系統的穩定性，這樣也可以消除結冰和風能的所帶來的傷害，最終舞動就會被徹底制止。具體表現為以下幾點。

2.1 盡量躲開易形成舞動的覆冰區域

根據風向進行觀察，在結冰季節的時候，風向與導線軸線的夾角大于45°時，這是舞動形成的主要條件之一。而當這個夾角越小的時候，作用在導線上的垂直分力就會越小，舞動就越不容易形成。因此，線路設計時應當要減少風向與導線軸線之間的夾角。

2.2 改變導線自身的固有頻率

導線軸向產生的覆冰厚度是不同的，而且在產生的過程中是會不斷改變的，所以，帶覆冰的導線固有頻率也是隨之變化的。而且在沒有覆冰條件的情況下，固有頻率將會最大。因此，將固有頻率的范圍變窄是防止導線舞動的條件之一。但是也可以采用在導線上安裝重錘來降低最大固有頻率。但是，還需要注意的是，選用裝置時一定要仔細、認真的考慮，盡量減少不必要的損失。

2.3 利用防舞裝置

采用各種防治舞動的裝置與措施，調整系統的某些參數，從而達到抑制舞動的發生，進而保證線路的安全運作。其中有以下幾種輸電線路。

（1）500（330） kV及以上電壓等級輸電線路。

①同塔多回輸電線路：要首先采取線夾回轉式間隔棒和相間間隔棒；其次是采用雙擺防舞器、失諧擺及偏心重錘。

②單回輸電線路：可以采用線夾回轉式間隔棒、失諧擺及偏心重錘等工具。

③緊湊型輸電線路：優先采用相間間隔棒，其次是線夾回轉式間隔棒，或將其組合應用。

④特高壓輸電線路：優先采用線夾回轉式間隔棒或線夾回轉式間隔棒雙擺防舞器，其次是失諧間隔棒、雙擺防舞器等。

（2）220 kV及以下電壓等級輸電線路。

相導線垂直時應當首先采用相間間隔棒，其次是采用線夾回轉式間隔棒、雙擺防舞器、失諧擺及偏心重錘等。相導線水平排列時優先采用線夾回轉式間隔棒、雙擺防舞器、防舞鞭、失諧擺及偏心重錘等。

3 在導線舞動的分析中存在的問題及期望

導線舞動的形成因素有非常多，而且各種因素之間又緊密相聯、相互作用，從而形成了激發舞動的情況，這也給導線舞動的探究工作帶來了巨大的挑戰。然而現如今，應用非線性動力學理論研究導線舞動是現在已經得到一些結果的方法，但是要想再進一步的探究，還需要對導線的混沌運動進行深入的研究與分析，從而達到控制的基本條件，這樣才能避免混沌。此外，我們還應當加大投入力度，一方面要高度重視舞動防治水平的提高，另一方面還要抓緊舞動理論的研究。并且，最終要努力做到不斷開展專題研究，逐層深入，做到理論研究、試驗分析、舞動治理的實踐相結合，將舞動研究不斷推向前進。

4 結語

我國是導線舞動多發的國家，但是我國的舞動研究與治理情況已經取得了許多驕人的成績，無論是從對舞動機理還是防舞措施上，都做出了巨大的努力，也取得了不錯的效果。但是，這些與發達國家相比，還是存在著很大的差距，因此，我國還需要不斷提高導線舞動的水平。要做到理論和實踐相結合，從根本上徹底解決舞動問題。

參考文獻

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