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架空线路振动原因与防振措施的探讨(3)

北极星电力网技术频道    作者:刘新民,董振祥   2012/6/11 10:45:29   

导线舞动很少发生,它主要发生在架空线复冰且有大风速的地区。当导线复冰厚度达3毫米以上,复冰厚度又不均匀,使导线弧垂三相不等,汽温在0° 左右,如遇大风则很容易发生舞动。在线路本身方面容易引起舞动的因素是:导线截面大(直径超过40毫米);分裂导线根数较多;导线离地面较高,弧垂较大不均等。在电气方面:线路容易发生电晕的地区;变电站出线有端发生短路,短路电流较大的线段。

目前国内对导线舞动的形成尚在研究中。架空线在运行中,能使导线舞动的力有三个:一个是风力,最大风速超过气象区设计标准,或导线复冰时风速过大。第二是电动力,送电架空线发生电晕时,要消耗电能发热,不仅增加线路电能损耗,而且严重时将导致导线和线路金具、绝缘子表面被烧毁,线路电晕放电使三相绝缘子闪络造成相间的短路故障。第三是外力。

线路发生短路时,因流过很大的冲击短路电流,会使导线间产生很大的电动力,也能使导线发生舞动,10kV配电线路也会发生舞动。例如涿鹿供电分公司,在110kV变电站10kV出线端,曾有4条10kV线路因在首段发生永久性短路故障,产生的电动力在短路点前侧导线发生舞动,并在较大的档距内(80m),使三相导线缠绕在一起,而且都是在气温较高风速很小的情况下发生的。

根据毕奥—沙瓦定律法:当线路发生三相短路时,三相导线流过的短路电流值相等且方向相同,中间B相受到A相和C相两相导线电动力的吸引力,B相受到最大的电动吸引力,可以按下式计算:

作用在两边线(A相和C相)的电动吸引力,最大值可按下式计算:

两相短路时,导线流过的短路电流相反,两相产生的电动力相互排斥,其最大电动力可按下式计算:

线路开关能闸后,经0.5秒重合闸动作,开关再次合闸在故障点上,短路冲击电流又使导线所受的电动力增大,其值就是把第一次最大的电动力Fmax乘上动态应力系数β=1.3,Fmax= Fmax×β(N)。导线在Fmax作用下,使导线振动增大,成为强迫振动,原有的振动频率和强迫振动频率很接近,导线就会发生共振,使导线的振幅值增大,且又有摆动,导线在吸引或排斥电动力的作用下发生舞动。严重时,使三相导线缠绕在一起。

2.2防止架空线舞动的技术措施

2.2.1覆冰

在严重覆冰地区,架空线在设计和选择路径时应注意到:

(1)要调查清楚已有的线路和植物等覆冰情况(冰厚、覆冰范围)、季节风速、风向、覆冰类型,线路不要在覆冰严重地段通过。

(2)避免靠近河泊,且要求在结冰季节的下风向侧通过,避免在山峰附近风口迎风面侧通过,以免出现严重结冰现象。

(3)避免出现大档距、高杆塔,尽量不采用导线重直排列的杆塔,宜采用三角式或水平排列的杆塔,导线垂直排列时,因在风速较大的情况下,容易发生混线。导线覆冰后需脱冰,当脱冰或不均匀脱冰时会使上、下层导线跳动,发生导线与导线、导线与避雷线混线。

(4)施工架线三相导线弧垂要求一致。因导线覆冰厚度不均,三相弧垂不同,垂直比载不同,大风时导线摆动频率、振幅值不同,容易发生混线。

2.2.2电晕

送电线路导线发生电晕情况,与气候条件、海拔高度及导线截面有关,技术规程规定:在海拔高度不超过1000米的地区,送电线路如果导线直径不小于表2所列数值,一般可以不验算电晕,反之则应进行电晕校验。

表2不验算电晕的导线最小直径

2.3送电线路在沿海地区架设,由于空气比较潮湿容易发生电晕,绝缘子会闪络放电,因此应加强线路绝缘,增加悬式绝缘子的片数。

2.3.1电动力

110kV及以上电压等级的送电线路设计和施工质量都很高,运行中很少发生相间短路故障,而且导线的线间距离又大,因此就是发生相间短路时,产生的电动力也不足于使导线发生舞动混线。

10kV配电线路线长面广,经多年运行质量较差,常受到自然灾害和外力破坏,因此发生相间短路故障的机率较多。由于110kV变电站的10kV 母线,系统阻抗小,尤其在10kV线路首端发生相间短路时,短路电流较大,产生的电动力会使架空线发生舞动,又因线间距离较小,所以容易使导线缠绕在一起。

为减少事故的发生,应对多年运行质量较差的线路进行更新改造。对110kV站10kV线路首端段,杆塔水平档距最大不超过70m,导线要三角排列,线间距离为1.1米,要提高新建线路的施工质量。对三相次暂态短路电流过大的10kV配电线路,应按设备选型要求,在变电站的出口端考虑装设限流电抗器,以限制三相短路电流对配电线路的危害。

3次档距振动

次档距振动是指送电线路每相分裂导线,相邻间隔棒之间相线的振动,其频率(为1-2赫兹)和振幅(约为10-20厘米)均介于前两种振动之间,所以也有称它为次档距舞动。当风速在3米/秒,及以上的大范围内的风,风向与架空线中心线的水平夹角45度以内时,能引起各种排列方式的导线发生次档距振动,除双回路垂直排列的导线外,振动的发生与复冰无关。它的运动轨迹多为椭圆状的,个别也有竖椭园状的。次档距振动将使同相分裂导线互相鞭击,因而损伤导线和间隔棒,甚至损坏金具而使导线落地。防止次档距振动,除按上述防止振动技术措施外,分裂导线要选用LGJJ加强型钢芯铝绞线,每档安装的间隔棒数量和间隔棒之间的距离要适宜。要选用质量合格的金具,有防振功能的间隔棒和导线固定线夹。间隔棒固定分裂导线之间的距离要满足设计要求。

参考文献

(1)鲁鹏著送电线路、中国电力出版社 1991年2月

(2)周振山著 高压送电线路机械计算,水利电力出版社 1987年

(3)范锡普著 发电厂电气部分,水利电力出版社1987年11月

(4)架空送电线路设计技术规程,水利电力出版社 1989年

来源:电力自动化产品信息
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