1000kV特高壓輸電線路防舞裝置研究

許楊勇等

【摘 要】在1000kV特高壓輸電線路中，由于高壓輸電線的分裂導線數量相對較多，在輸電線導線結冰之后導線上會形成非對稱界面，形成的這種非對稱性的截面會在風的作用下發生一種頻率較低，幅度較大的振動，高壓輸電線舞動的時間過程就很容易造成高壓輸電線路的短路以及斷線故障，高壓輸電線路的故障會造成大面積的停電故障，給經濟造成很大直接損失與間接損失，基于此本文提出了一種高壓輸電線路防舞裝置，可以有效的減少輸電線路的舞動，進而減少可能發生的線路故障。

【關鍵詞】1000kV；特高壓輸電線路；舞動；防舞裝置

0 引言

隨著我國電力系統的不斷發展，我國每年所建立的大型的發電站數量都在增多，由于發電站距離城鎮居民用電還有很長一段距離，所以就帶來了高壓輸電的問題，目前隨著高壓輸電技術的不斷發展，高壓、特高壓以及超高壓輸電技術都在不斷的發展，但是在這些高壓輸電技術應用的過程中也發現了一些問題，比如在高壓輸電的過程中高壓輸電線分裂線在覆冰的情況下會造成輸電線形成不對稱的界面，這種不對稱在風的作用下就會產生低頻率但是大幅度的舞動，這種情況在輸電線路中是常見的，輸電線路長期舞動或者舞動的幅度過大在很大程度上就會造成輸電線路的故障包括輸電線路的短路以及短路故障，由于是特高壓輸電一旦斷電其所成的后果是難以想象的。下面本文就特高壓輸電線路的舞動問題進行了詳細的闡述。

1 特高壓輸電線路舞動問題

分裂導線，是一種高壓輸電線路為抑制電暈放電和減少線路電抗所采取的一種導線架設方式。即每相導線由幾根直徑較小的子導線組成，各子導線間隔一定距離并按對稱多角形排列。高壓輸電線路的分裂導線數一般取 2～4 根，特高壓輸電線路的分裂導線數最多時可取到 6或者8 根。有的分裂導線在架設時，需要采用間隔棒保證每根子導線之間間隔一定距離。但是即使采用了間隔棒，分裂導線架設時還需考慮導線舞動的問題，所述導線舞動是指，途徑冰區的架空輸電線路導線覆冰后通常形成非對稱截面，導線在風作用下可能誘發一種低頻、大振幅的自激振動。由于導線舞動持續時間長，一旦發生，將導致線路短路、斷線和倒塔等重大事故，造成大面積停電，給國民經濟造成巨大的損失。因此，如何提供一種抑制扭振防舞裝置，以消除分裂導線的舞動，是目前本領域技術人員亟待解決的技術問題。

2 特高壓輸電線路防舞裝置

2.1 防舞裝置結構及其組成

本研究的目的在于提供一種抑制扭振防舞裝置，以消除分裂導線的舞動。為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：一種抑制扭振防舞裝置，包括抑扭圓環、支撐桿、導線夾和連接套環，其中，所述連接套環包括可相對轉動的內環和外環，所述內環和所述外環之間設置有彈性裝置，所述抑扭圓環固定在所述支撐桿上，所述支撐桿固定所述外環上，所述導線夾固定在所述內環上。彈性裝置為設置在所述內環和所述外環之間的柔性滾珠。導線夾為八個，均布在所述內環的外圓周面上。導線夾的夾持點位于同一個圓周上。抑扭圓環為兩個，分別通過一個所述支撐桿與所述外環固定連接。抑扭圓環位于同一個圓周上。

本發明提供的抑制扭振防舞裝置，包括抑扭圓環、支撐桿、導線夾和連接套環，其中，所述連接套環包括可相對轉動的內環和外環，所述內環和所述外環之間設置有彈性裝置，所述抑扭圓環固定在所述支撐桿上，所述支撐桿固定所述外環上，所述導線夾固定在所述內環上。防舞裝置如圖1所示。

在圖1中，內環1、外環2、柔性滾珠3、導線夾4、支撐桿5、抑扭圓環6組成特高壓輸電線路的防舞裝置。一種抑制扭振防舞裝置，其特征在于，包括抑扭圓環、支撐桿、導線夾和連接套環，其中連接套環包括可相對轉動的內環和外環，內環和所述外環之間設置有彈性裝置，抑扭圓環固定在所述支撐桿上，支撐桿固定所述外環上，導線夾固定在所述內環上。抑制扭振防舞裝置，其特征在于彈性裝置為設置在所述內環和所述外環之間的柔性滾珠。抑制扭振防舞裝置，其特征在于導線夾為八個，均布在所述內環的外圓周面上。抑制扭振防舞裝置，其特征在于，所述導線夾的夾持點位于同一個圓周上。抑制扭振防舞裝置，其特征在于，抑扭圓環為兩個分別通過一個所述支撐桿與所述外環固定連接。抑制扭振防舞裝置，其特征在于，所述抑扭圓環位于同一個圓周上。

2.2 防舞裝置原理

圖1為本發明實施例提供的抑制扭振防舞裝置的結構示意圖。本文提供的抑制扭振防舞裝置，包括抑扭圓環6、支撐桿5、導線夾4和連接套環，其中，連接套環包括可相對轉動的內環1和外環2，內環1和外環2之間設置有彈性裝置，抑扭圓環6固定在支撐桿5上，支撐桿5固定外環2上，導線夾4固定在內環1上。本發明提供的抑制扭振防舞裝置屬于抑扭環的一種，能夠很好的消除分裂導線的舞動，具體推理過程如下：建立附有抑扭環的導線系統的運動方程如下：

上式即為安裝了抑扭環后導線系統的穩定性判別式，同時也是衡量抑扭環的防舞效果驗算式。從式中可以看出，對形同穩定性其關鍵作用是第二項，因此，我們可以構造一個新的更簡單的函數來取代，這個函數為：

可得以下結論：ωφ與ωy是導線系統的扭轉與垂直的固有頻率，與導線系統的參數無關。而抑扭環的防舞性能則是通過μ和ωD兩個參數來實現。因此，所謂抑扭環的防舞性能設計，實質上就是如何確定μ和ωD的最優值。對于分裂導線，通常有ωφ≈ωy，并且一般總是設計得使ωφ≈ωy。這樣就使得：

由此可見，抑扭環的防舞效果決定于Δω和轉動慣量比μ，Δω值愈小，或者μ值愈大，則防舞效果愈好。內環1通過導線夾4夾持住分裂導線，內環1和外環2之間設置有彈性裝置，此處設置的彈性裝置能夠改變Δω，使得Δω變小，通過支撐桿5固定在外環2上的抑扭圓環6提高了質量，并且通過支撐桿5進行了延長，能夠提高轉動慣量比μ，能夠消除分裂導線的舞動。彈性裝置為設置在內環1和外環2之間的柔性滾珠3，那么柔性滾球3既能夠實現外環2和內環1兩者的相對轉動，也能夠作為內環1和外環2之間的彈性裝置使用，結構得到了優化μ，并且，外環2和內環1相對轉動也能夠使Δω變小，制作成本較低。以8分裂導線為例。導線夾4為八個，均布在內環1的外圓周面上，這樣就能夠實現對8根及以內數量的分裂導線的舞動消除。6分裂導線、4分裂導線、2分裂導線依然在本實施例保護范圍內。導線夾4的夾持點位于同一個圓周上，消除分裂導線的舞動效果更好。抑扭圓環6為兩個半環形結構，分別通過一個支撐桿5與外環2固定連接，以進一步提高轉動慣量比，并且，當抑扭圓環6位于同一個圓周上時，消除分裂導線的舞動效果更好。

3 結論

本文首先對目前特高壓輸電過程中所存在的特高壓輸電線的舞動問題進行闡述，對其造成的原因進行了分析，然后提出了一種特高壓輸電線路防舞動的裝置，并結合防舞動裝置的結構圖對防舞動的原理進行了推導，然后對于特高壓輸電線路防舞動裝置的每個部分進行了防舞動原理的介紹，本文所研究的防舞動裝置能夠較好的應對特高壓輸電線路的舞動問題。

[責任編輯：薛俊歌]