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风致输电线路故障问题分析(1)

北极星电力网技术频道    作者:代生丽 马超 赵震 刘威加   2012/9/13 11:49:11   

 关键词:  微风振动 输电线路

摘要:结合了我国有关抗风设计的规程规范,总结了输电线路在风荷栽的影响下,在运行过程中产生的各种故障,如微风振动、舞动、风偏故障,大风故障 次档距振荡和杆塔结构疲劳及破坏等。论述了风致输电线路各种故障的形式、形成原因、以及工程中所采取的措施。

输电线路作为重要生命线工程的电力设施,通常情况下,输电线、杆塔体系具有杆塔体高、跨距大、柔性强等共同特点,其对风荷载的反应敏感,容易发生振动疲劳损伤和极端条件下的动态倒塌破坏。据统计,在各类杆塔倒塌、导线断股等严重事故中,由风引起的比例约占3O%。由风荷载引起的输电线路杆塔的破坏不仅严重地影响人们的生产、生活,给社会和人民生命财产造成严重的后果,并且需要花费大量的资金和时间修复。

1 风致输电线路故障形式及其产生原因

风对线路的危害,除了大风引起倒杆、歪杆、断线等造成架空电力线路停电事故外,还会因风在较低风速或中等风速情况下引起导线和避雷线振动,发生跳跃,造成碰线、混线闪络事故,严重时会因导线振动造成断线、倒杆、断杆事故。工程实际中,由风所引起并造成输电线路的故障的类型主要有:微风振动、舞动、风偏故障、大风故障、次档距振荡和杆塔结构疲劳及破坏等。

1.1微风振动

微风振动是在风速不大的情况下产生的垂直平面内的高频低辐的振动现象。当架空导线受到风速为0.5~8m/s稳定的横向均匀风力作用时,在导线的背面将产生上下交替变化的气流旋涡(又称卡门旋涡),该涡流的依次出现和脱离使导线在垂直平面内 I起激烈振动。当这个交变的激励频率与导线的固有频率相等时,导线将在垂直平面上发生谐振,形成有规律的一上一下波浪状的往复运动,即微风振动。

微风振动是一种高频(f=5Hz~100Hz)低幅(A≤导线直径,有时只有10mm左右)呈驻波型式的振动。微风振动的能量及振幅虽然都不大,但是发生振动的时间却很长,约占全年时间的30%~50%。悬垂线夹处的导线长期处于这种反复波折的状态,容易引起导线的耐受疲劳强度降低,导致断线,金具磨损和杆塔部件损坏等。其所引起的线路疲劳断股等事故,需要有一个累积时间和过程。一般发现危害是在产生疲劳断股或防振器毁坏脱落之后,而这时线路危害较重。同时微风振动产生的破坏有一定的隐蔽性。疲劳断股有时会从导、地线内层开始,从导线外部发现不了,这给巡线工作造成假象。

1.2舞动

舞动是指由水平方向的风对非对称截面线条所产生的升力而引起的一种低频(频率约在0.1HZ~3Hz)、大振幅(振幅约为导线直径的5~300倍,可达10m)的自激振动。由于导线上的非回转对称的翼状覆冰和不同期脱冰而导致的避雷线的空气动力特性发生变化而引起的低频、高振幅的振动现象也可归结到舞动范围内.

舞动的形成一般在气温t~0 7℃ ,风速v 5~1 5m/s,冬季及早春,地处风口地段或者开阔的平原,风向与线路轴向的夹角为45。~90。,海拔较低,气压较高的区域。气压较高的区域,由于导线在大气中的比重相对较高,从而使得风易推动导线上下运动,为舞动创造条件。舞动与电压等级关系不大,各种电压等级的线路上均发生过舞动。其引起跳闸的次数较多,与覆冰厚度没有显著的相关性,与地形、档距、导线直径及导线张力之间有一定的关系。

舞动使杆塔产生很大的动荷载,危及杆塔及导线的安全。舞动严重时,塔身摇晃、耐张塔横担顺线摆动、扭曲变形、近塔身处联结螺栓会松动、损坏、脱落等。舞动可使导线相间距离缩短或碰撞而产生闪络烧伤导线,并引起跳闸。舞动会使金具及部件受损,如间隔棒握线夹头部松动或折断,造成间隔棒掉落;悬垂线夹船体移动,联结螺栓松动、损坏、脱落,防振金具钢线疲劳、锤头掉落等。

1.3风偏故障

风偏是指输电线受风力的作用偏离其垂直位置的现象。其容易造成运行线路导线相间放电,导线对杆塔(塔身、横担)、边坡、树木、凸出的岩石或其它物体放电,进而导致的线路跳闸的故障。一旦发生风偏跳闸,其重合成功率较低,造成线路停运的几率比较大。

来源:科技资讯
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