线夹回转式分裂导线间隔棒的防舞原理与实测效果研究

第三届(2012)全国架空输电线路技术交流研讨会论文集架空输电线路设备相关新技术及应用线夹回转式分裂导线间隔棒的防舞原理与实测效果研究朱小强姚建生史小龙(江苏天南电力器材有限公司如皋市226500)【摘要】线夹回转式分裂导线间隔棒是一种新式的舞动防御器具，已经开始广泛用于抑制输电线路舞动，但这种间隔棒的抑制舞动的效益及效果等问需要研究。本文在广泛调研的基础上，论述了输电线路舞动的机理和影响因素，了线夹回转式分裂导线间隔棒的结构型式、防舞原理，研究了国内外线夹回转式间隔棒的应用情况及使用效果。通过对国外应用情况和实测效果的分析明，与普通分裂导线间隔棒相比，线夹回转式分裂导线间隔棒具有很好的防舞效果。【关键词】舞动覆冰输电线路分裂导线间隔棒线夹回转式间隔棒0引言针对2009年12月至2010年3月全国二十几个省份发生了大量的覆冰舞动事故u。，山东、河南、河北等地电力公司在220～500kV输电线路安装了了大量的线夹回转式分裂导线间隔棒晗1。线夹回转式分裂导线间隔棒是日本旭电机技术研究中心首先提出并开发研制的新型线路器具，我国电网刚刚开始大范围推广应用。由于应用时间短，以及线夹回转式分裂导线间隔棒的防舞效果存在争议旧1，这种新型间隔棒抑制舞动的效益及效果等问题仍然需要进一步的研究。对于线路舞动问题，很多国家做过研究。日本很早就建立了导线覆冰(雪)实验线路[4]，通过人工覆冰的方法对一些防舞器具进行了试验并得出了相关的实验数据，其中就包括线夹回转式间隔棒。本文在研究了线路舞动机理和线夹回转式间隔棒结构的基础上，通过分析国外对线夹回转式间隔棒的应用情况和实测数据，得出了间隔棒的防舞效果。1间隔棒型式与结构目前比较普遍的分裂导线间隔棒是一种将多根导线分开夹持并支撑的铝合金框架式间隔棒，这种间隔棒包括多个固定式线夹和一个多边形的固定支架。与传统分裂导线间隔棒不同的是，线夹回转式间隔棒部分线夹可自由(或在一定角度范围内)回转，部分线夹与普通夹头相同不能自由活动，图1所示为江苏天南电力器材有限公司生产的线夹回转式间隔棒。1790第i届(2012)全国槊空输电线路挂术交流研讨台论文集桨空输电线路设备相关新技术厦应用霄零a)四分裂用回转式间隔棒(b)六分裂用回转式间隔棒图l线夹回转式间隔棒实物国线夹回转式间隔棒是采用稳定性防舞机理研制的防止导线舞动的新型间隔棒，其县有在一定范围(角度)内能自由回转的部分，称为可转动握持线夹。不能自由回转的握持部分称为固定握持线夹。可转动握持线夹固定在间隔棒本体上．其上设有固定夹持导线的夹持孔，以夹持孔的中心线为中心转动地连接在固定线夹上。可转动线夹转动角度范围为0。174度，使夹持在其中的导线具有转动自由度。在信心覆冰的偏心力作用下，导线可以随转动握持线夹自动扭转。目前设计的线夹回转式间隔棒，在N个线夹中，有N／2个线夹为可转动线夹，可转动线夹可咀单边捧列，也可以对角排列．如图2所示。二X珥二(a)可转动线夹同侧分布(b)可转动线夹对角分布图2四分裂导线用线夹回转式间隔棒种类江苏无南电力器材有限公司生产制造的部分线夹回转式间隔棒的种类见表表1线夹回转式间隔棒的种类闻隔棒型号常用导线型号适用导线分裂数适用导线问隔(衄)JF'肼240-300Y=分裂=分裂=分裂240"300四分裂四分裂六分裂630’720六分裂JFⅫ840-630Y八分裂第三届(2012)全国架空输电线路技术交流研讨会论文集架空输电线路设备相关新技术及应用2舞动抑制原理2_1舞动机理输电导线因覆冰使得断面常呈带翼状的筒形，当水平方向的风吹向输电导线时将会产生一种低频频率(0．1“3Hz)、大振幅(导线直径的5’300倍)的自激振动。由于振动形态上下翻飞，故称舞动。图3所示为四分裂线路舞动的示意图。厂器、墩}叫褐!泌?搿。’=方向＼+弱／。图3线路舞动示意图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三方面，即线路覆冰、风激励和线路结构以及参数：(1)导线覆冰的影响。在恶劣的天象条件下，通常是先雨后雪、气温骤降(由零上至零下)、并伴随大风，导线极易产生偏心覆冰，从而改变导线动力特性。通常情况下导线不均匀覆冰有新月形、扇形、D形等不规则形状。(2)风激励的影响。在地势平坦开阔，风速适当(4’25m／s)，风向与线路走向的夹角不小于45度的情况下，覆冰导线极易发生舞动。(3)线路结构参数的影响。线路本身的结构和参数是引起舞动的内因，相关参数主要包括导线类型、张力、弧垂、档距以及杆塔连接方式等。2．2舞动抑制原理线夹回转式间隔棒与普通间隔棒的区别是可转动的握持线夹，这是回转式间隔棒起到防舞作用的关键所在。由于分裂导线被间隔棒固定并分割成若干个次档距，使得间隔棒附近的子导线无法实现转动，从而次档距导线扭转刚度增大，导线很难实现绕自身轴线的转动，偏心覆冰状况不能得到缓解因此容易发生舞动。线夹回转式间隔棒的可转动握持线夹弥补了这一缺陷。可转动握持线夹在一定程度上取消了对子导线的扭转约束，使得导线在不均匀覆冰后因偏心扭矩而产生绕其自身轴线的转动，消除或减轻不均匀覆冰的程度，从而减小覆冰导线的空气动力系数，达到防舞或抑制舞动的作用，如图4所示。1792第三届(2012)全国架空输电线路技术交流研讨会论文集架空输电线路设备相关新技术及应用。研转动援持郝祸寇攒扮部持部盘爱彗罄装粪控制的譬线迎风角变熏：匕，．鹫力随之变化，从丽狮翩譬线舞动图4线夹回转式问隔棒防舞原理示意图‘81文献[5]通过改变初始覆冰厚度比较了转动握持线夹和固定握持线夹作用下的子导线的自身扭转情况。随着覆冰厚度的增加，比较档长中点位置得知使用可转动线夹的子导线扭转角度的变化斜率远大于使用固定握持线夹的导线。即相比于固定握持线夹，覆冰扭矩的增大对与转动线夹连接的子导线影响更大，导线不易发生偏心覆冰从而起到防舞效果。3日本电网防舞效果验证在日本山形县立川町的最上实验线路中，利用人工覆冰(雪)进行导线覆冰(雪)舞动实验[5]，检验了线夹回转式间隔棒的防舞动效果。实验在最上实验线路1号铁塔和2号铁塔之问线路进行，实验条件为：档距跨度360m；高低落差9．5m；导线型号为ACSR410mm2×4；问隔棒使用个数9个；人工覆冰(雪)形状为o．5D三角型人工覆冰(雪)，如图5所示；人工覆冰初始凝冰角为0度。实验方案如表2所示：(b)矗芦≈∥≈Q迎第三届(2012)生国架空输电线路技术交潍研讨会论文集禁卒输屯线路设备相关新技术及应用表2实验方案转动握持部在M上侧转动握持部在月T侧方案l方案2迎风面疆冰垦n·璺口如一方案3方寨4背风面髫n垦n疆球6．—o●——6●0：固定握持都；可转动握持韶实验中的监测对象包括10分钟内的平均风速、档距一f|点导线的最大垂直位移和导线的最大张力变化．所得结果如下所示。U05101j202j3010分钟内平均风速(m／s)图6最太张力变化／条(迎风面覆冰第=膈(2012)十阳架空输电线舟技术空滴Ⅱl怕论文挑№十输电线％蹬蔷帽芙新技术及应用一口口0$I口tt衄恕蜘嬲融．’扯^o：瑚讳誓嘲。’H_r。r’10分钟内平均风速(一s)圈7最大张力变化／条(背风面覆冰)一口6P{3薄望a钕翟。×蓑z靠害，·^{l(n月十^)·A12t#E十女口口j凫j：憋譬：，一必F10丹钟内平均风连(“s)图8导线屉大垂直方向位移(迎风面粳冰)弟!届(2012)全国架空输电线路技术交流研讨会论!辈架掌输电线路设备相关新技术及应用口Ⅷ。口k嚣盘．．轴．谍謦攀}％黛滞图9导线屉丈垂直方向位移(背风面覆冰)由图6可知，当导线迎风面覆冰且风速大于15m／s时，装有线夹回转式间隔棒的导线所受到的最大张力变化比普通间隔棒约束的导线小很多。由图8、图9可知风速大于15一s时，回转式间隔棒控制的导线的最大垂直位移远小于普通间隔棒控制的导线。总的来说，在大风条件下(风速丈于15Ⅲ／s)，线夹回转式间隔棒和普通间隔棒相比，导线的垂直方向位移变化较小，从而能抑制导线的舞动：最大张力变化较小，所以对电力设备和导线的疲劳度和损伤也小a因此线夹回转式问隔棒具有比普通间隔棒更好的防舞效果。此外，旋转线夹的分布位置和间隔棒的迎风状态对间隔棒的防舞效果也有影响。4结论通过分析国外对线夹回转式间隔棒的应用情况和实测数据，可以得出结论，即线夹回转式间隔棒具有比普通分裂导线间隔棒更好的防舞效果。由于我国还没有建立相关的导线覆冰(雪)实验线路，缺乏模拟线路舞动的条件．目前只能通过训算机仿真的方法进行相关研究，所以这是今后需要解决的难题。参考文献：口]魏冲，潘少成，唐碉贵，等。500k'{输电线路舞动分析爰治理。电力建设，2011．32(4k2225【2]金成生。线夹回转式防舞动问隔棒在特高压输电线路中的应用研究。上海电力，2010(3)：205—209[3]樊杜新。间隔棒对舞动的影响。电力建设．1997(8h1617【们中野纯。{⋯E，，现象e蚶藏用n州“一"㈨，r。^硎技鞭第33号，2004(12)1823第三届(2012)全国架空输电线路技术交流研讨会论文集架空输电线路设备相关新技术及应用[5]朱宽军，刘彬，刘超群，付东杰。特高压输电线路防舞动研究。中国电机工程学报，2008，28(34)：12—20[6]三蟓洋明，夫尸亮一，武田浩三，等。Jb一戈天“一廿。午弋口y匕二／少抑制劾果[5]。AEW技鞭第30号，2001(12)：10—12[7]夫，芦亮一，中浑寅箍，武田浩三。2撙体II,-X+叉^。一寸。丰‘々印匕。：，夕‘突缸弑骏。AEW技鞭第32号，2003(12)：7-9[8]小田岛逵彦。新涡下越雪害。概要[J]。AEW技鞭第36号，2007(12)：2-5[9]朱宽军，付东杰，王景朝，孙娜。架空输电线路的舞动及其防治。电力设备，2008，9(6)：8-12[10]郭应龙，李国兴，尤传永。输电线路舞动[M]。北京：中国电力出版社，2002[11]Q．Zhang，N．Popp]ewe]landA．H．Ahah。GallopingofBundleConductor[J]。SoundandVibration，2000，234(1)：115—134[12]尤传永。导线舞动稳定性机理及其在输电线路上的应用[J]。电力设备，2004，5(6)：13—17[13]郭应龙。输电导线舞动[M]。武汉：武汉水利电力大学出版社，1998[14]赵作利。输电线路导线舞动及其防治[J]。高电压技术，2004，30(2)：57—58[15]蒋兴良，易辉。输电线路覆冰及其防护[M]。北京：中国电力出版社，2001作者简介：朱小强：(1981一)，男，硕士研究生，江苏天南电力器材有限公司总工程师，主要从事电力器材设计制造，技术分析与控制方面的研究，联系电话：0513—87266688；邮箱：RGZXQ@126．COM；姚建生：(1968一)，男，工商管理硕士，江苏天南电力器材有限公司董事长，主要从事电力系统安全、质量分析等方面的研究与管理，联系电话：0513-87260999；邮箱：JSTNDL@163．COM：1797