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电网线路为什么会舞动?

冬季与早春,当水平方向的风吹到因覆冰而变为非圆断面的输配电线路导线上时,将产生一定的空气动力,在一定的条件下,会诱发导线产生一种低频、大振幅的自激振动。由于其形态上下翻飞,形如舞龙,因此被称为舞动。

导线舞动是输配电线路普遍存在的一种现象,范围较广,在各电压等级只要条件满足均会发生;并且对电力线路的影响与破坏较为严重。

导线舞动的能量非常巨大,其舞动的轨迹为在垂直于导线轴线的截面内呈椭圆形。导线上波腹的峰值从几十厘米到十二、三米均有出现,长时间持续、能量巨大、大振幅的舞动,使导线、金具、横担、电杆等所受的应力增加,会造成导线、金具、甚至杆塔的直接损伤或疲劳破坏,降低其使用寿命;严重时,可能造成导线断股断线、相间闪络、混线,引起单相接地及两相短路跳闸等严重事故,对输电线路的安全运行构成极大的威胁,同时也将造成相当大的经济损失。

导线舞动是一种比较复杂的空间力学问题,形成舞动的因素非常复杂,而各种因素又相互影响,构成了舞动激发与扩展的复杂情况。归纳起来,对导线舞动的激发与扩展起主要作用的因素大致有四个方面,即线路的走向、地形与地势、当地的气象条件、线路系统的结构与参数。

国内应用较广泛的防舞装置有失谐摆、压重防舞器、扰流器(也称气流干扰线或防舞鞭),相间间隔棒和各种阻尼防舞器,这些防舞措施在某些线路上取了很好的防舞效果,并在特定的自然条件下,获得了一些行之有效的经验。但是,线路结构参数及气候条件千变万化,使得局部的经验无法直接应用到不同地区的实际线路上,难以直接进行防舞措施的推广。

因此,具体的舞动防治必须根据输电线路的结构参数、线路档距和走向、当地冬季气候和覆冰等特点,选用防舞措施,通过建立输电线路和防舞装置为一体的非线性动力学模型,对不同的防舞装置配置方案的防舞效果进行计算机数值仿真和必要的实验室试验,最终提出一组优化有效的防舞方案;并针对该地区历年来舞动较严重的线路段,进行防舞器的结构参数设计计算、制造和现场上线安装实施。

(摘编自《电气技术》,原文标题为“输配电线路导线舞动的研究与防治”,作者为王勇焕。)