220kV输电线路导线防舞动设计研究

220kV输电线路导线防舞动设计研究摘要：输电线路导线在特殊条件下产生的舞动，给线路的安全运行带来了很大的影响，本文对架空输电线路导线舞动情况进行调查分析，提出几种防舞动的措施，进行经济比较。关键词：输电线路；防舞动；研究1线路舞动分析导线舞动是导线振动的一种，它不同于微风振动和次档距振动，舞动是一种低频高幅振动，这种振动与架空线固有频率谐振，振幅很大，在大档距中可能达到十几米。导线舞动在横向为椭圆形垂直运动，在纵向为波浪形沿导线传播，档距内大多有2个点的振幅最大，当风向与线路方向平行时，如果风与导线有夹角时，可以将风分解为垂直导线和平行导线的两个力，由于导线有弧垂，在一半档距中风力作用在导线的下表面，在另一半档距中风力作用在导线的上表面，同样可以将风作用于导线的力分解成垂直和平行于导线的力，垂直于导线的力可以使导线向上或向下运动，此种解释适用于导线没有覆冰时产生的舞动。2工程舞动调查及舞动区划分本文以宁夏某220kV双分裂导线输电线路为例，根据系统规划及分析计算，该工程导线截面采用2×400mm2。气象条件：最低气温-30℃、年平均气温10℃、基本风速27m/s、设计覆冰5mm、最高气温40℃。宁夏地区属于温带大陆性气候区，冬季严寒，夏季酷热，降水集中，四季分明，年降水量较少，集中在夏季。由于远离海洋，湿润水汽难以到达，因而干燥少雨。宁夏地区输电线路舞动的特点：（1）从以往舞动故障中看出已知风向与输电线路轴线夹角的舞动故障中，45°～90°占绝大多数，而60°～90°又是最多。即当线路走向与风向夹角大于45度时导线易产生舞动，而且该夹角越接近90°则舞动的可能性越大。（2）四周无屏蔽物的开阔地带（如湖泊、平地等）、无遮蔽物的开阔通道、或山谷风口能使均匀的风持续吹向导线，这些地区是容易发生舞动的地带。根据《宁夏电网舞动分布图》（2016版）划分，本工程线路沿线属于2级舞动区。3防舞措施及技术经济比较3.1防舞装置主要种类自从高压输电线路产生舞动以来，我国一直在进行着高压输电线路的探索工作，经过我国电力工作者不懈的努力，已经创造出众多的防舞动装置，主要防舞装置有线夹回转式间隔棒、相间间隔棒、双摆防舞器、失谐摆、偏心重锤、动力减振器等对线路舞动有抑制作用的防舞器，具体防舞装置及其主要特性见表1。表1防舞装置及其主要特性序号防舞动装置主要特性1线夹回转式间隔棒加装双摆防舞器改善导线覆冰不均匀现象，具有压重和降低扭转特性，防舞效果较好，广泛应用于3级舞动区。2线夹回转式间隔棒迎风侧分裂导线能够旋转，使得导线表面覆冰均匀，降低导线覆冰扭转舞动现象，由于没有压重作用，防舞效果有限，适用于1级舞动区。3双摆防舞器适用于分裂导线，安装方便，具有压重防舞动，提高导线系统稳定性，广泛应用于我国分裂导线线路。4动力减振器能够提高导线系统的稳定性，压重防舞，增大阻尼，具有弹簧减振装置，国外应用较多，我国分裂导线线路多次应用。5相间间隔棒将各相导线机械连接在一起，使导线运动相互制约，抗拉强度高、质量轻、柔韧性和抗撞击性好，广泛应用在双回路和紧凑型线路。6集中防振锤原理是压重防舞，限制压重点的振幅，形成节点，从而抑制导线的振幅和振型，取材容易，安装方便，无需增加间隔棒，防舞费用较低，在国内大跨越有应用。7扰流防舞器（防舞鞭）质量轻，易安装，对导线负面影响小，在覆冰较薄时，防舞效果较好，但其价格较高。8失谐摆一般应用于单导线上，用于调整扭振固有频率，使之与横向振动的高阶固有频率分离。9偏心重锤防止耦合谐振，适用于分裂导线，应注意对微风振动的影响，防舞效果较好。3.2线路双分裂导线防舞装置经济比较以220kV双分裂导线档距400m为例进行防舞装置经济比较，防舞装置选择线夹回转式间隔棒、绞结式相间间隔棒、线夹回转式双摆防舞器、FR防振锤、防舞减震器、防舞鞭六种，经济比较结果如表2。表2防舞装置经济比较表防舞装置单价（元/个）数量（个）总价（元）备注线夹回转式间隔棒+线夹回转式双摆防舞器5002424600双摆防舞器单重25kg70018绞结式相间间隔棒双分裂绞结式防舞金具98049120每套约30kg220kV间隔棒26002FR防振锤195428190单重7.5kg防舞减震器6001810800单重19kg防舞鞭60015693600单重1.9kg以上价格均为材料价，总价不含施工安装费。从上表可以看出，采用FR型防振锤费用最省，采用防舞鞭费用最高，其他防舞措施费用由低到高依次为：绞结式相间间隔棒、防舞减震器、线夹回转式间隔棒+线夹回转式双摆防舞器。4结论输电线路安全稳定运行关乎整个电力系统的稳定运行，本文结合多年的工作经验和现场实际，通过设计分析研究，提出以下防舞动措施：（1）选择路径时，在技术经济指标允许的条件下，尽可能避开电线易覆冰易舞动地段。无法避开时，尽可能减小冬季风向与线路走向间的夹角。（2）根据设计计算结果，适当提高金具强度，与铁塔相连的第一金具强度提高一个等级。（3）耐张塔、紧邻耐张塔的直线，重要交叉跨越段铁塔，全塔（含脚钉）均采用双螺母，外螺母为防松型防缷螺母。（4）适当缩小档距，降低杆塔高度。（5）采用加装相间间隔棒的方式进行防舞动，线夹采用预绞丝式悬垂线夹。参考文献：[1]黄晓舟，杨帆.