CN103208768A - 一种抑制特高压多分裂导线舞动的方法 - Google Patents

一种抑制特高压多分裂导线舞动的方法 Download PDF

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陈伟信
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Abstract

一种抑制特高压多分裂导线舞动的方法,属电力输送领域。其设置一可旋转线夹,所述可旋转线夹在以握持导线芯中心为轴向的方向上,可进行一定范围自由转动,根据导线在覆冰情况下受到重力作用,自身会有偏心扭转的特点,利用可旋转线夹,使可旋转线夹以握持导线芯中心为轴向进行自由转动;在此旋转范围内,导线受到覆冰重心偏转作用,可以有效避免形成非圆形断面,在受到风吹的情形时无法对导线产生升力或扭矩。本技术方案采用使回转线夹所握持的导线具有可沿导线纵向轴线自由转动的结构,从改变调整导线系统的参数出发,避免导线在覆冰情况下形成非圆形断面,从而起到抑制特高压多分裂导线舞动的效果。可广泛用于特高压多分裂导线的舞动抑制领域。

Description

一种抑制特高压多分裂导线舞动的方法
技术领域
本发明属于电力输送领域,尤其涉及一种用于抑制特高压架空输电线路舞动的方法。
背景技术
特高压输电具有大容量、远距离、低损耗等特点,促使我国抓紧特高压工程的建设。
在特高压工程建设中,架空输电线路的舞动是一个多发的世界性问题。
架空输电线路的舞动(以下简称舞动)是偏心覆冰导线在风激励下产生的一种低频、大振幅自激振动。
舞动,因其振动幅值较大,可以引起短路和闪络事故,另外对导线造成过大的张力变动,还会对杆塔、导线、金具及部件引起机械性的损害,造成线路频繁跳闸与停电,对输电线路安全运行的危害很大。
我国是舞动发生频繁的国家之一,冰雪灾害性气候的危害对于线路安全运行也提出了更高要求。
国内外舞动理论研究与实践证明,分裂导线比单导线容易发生舞动,其原因是单导线能形成较为均匀的覆冰。
分裂导线(bundled conductor),超高压或特高压输电线路为抑制电晕放电和减少线路电抗所采取的一种导线架设方式。即每相导线由几根直径较小的分导线组成,各分导线间隔一定距离并按对称多角形排列。
超高压或特高压输电线路采用上述导线结构,可以起到相当于增大导线直径的作用,比总截面相同的大导线,不容易产生电晕,线路电抗小,在相同总截面积的情况下,具有更高的输送电能力。
由于电压超出220KV后,导线对空气的电晕现象很严重,尤其是大雾天,剧烈的电晕甚至会造成放电事故。为了减少电晕,就得加大导体等效直径,均匀导线周围的电场分布,分裂导线的等效直径就是分裂导线组成的几何圆直径,虽然中间是空的,但是已经能够很好地遏制电晕的产生了。如果用如此大直径的实心导线,不仅重量大,且由于趋肤效应,导线中间也不能有效地利用。这也是超高压或特高压输电线路必须采取分裂导线架设方式,抑制电晕放电和减少线路电抗的重要原因之一。
超高压输电线路的分裂导线数一般取2~3根,而特高压输电线路由于电压等级更高,则须采用多分裂分布形式输送电能,故特高压输电线路的常规分裂数为二、四、六,而我国1000KV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程中,采用了八分裂导线结构形式,在国内外都是较为罕见的。
对于分裂导线,一般每隔几十米设置有一个间隔棒,将各子导线连在一起。
在每一个次档距内的子导线,其两端被间隔棒固定,扭转刚度大大高于相同截面单导线,在子导线产生偏心覆冰后,很难绕其自身轴线扭转,偏心覆冰状况得不到缓解,偏心覆冰将形成扇形、新月形等形状的不均匀覆冰,作用在分裂导线上的空气动力载荷自然会比单导线大得多;这也是分裂导线比单导线容易发生舞动的主要原因。
现有架空输电线路的各种防舞动措施,多是针对单导线架空输电线路的,诸如各种线路防护金具(间隔棒、悬垂线夹、防震锤等);还有在输电裸导线表面采用超憎水涂层以防止雨凇覆冰在输电导线表面形成,克服输电导线覆冰现象的。
但是,这些防舞动技术方案中,其固定在中心支架或固定支架上的回转线夹,均采用销接在中心支架或固定支架上的机械结构,其回转线夹只能在中心支架或固定支架的径向方向(即导线的径向方向)上进行有限度的旋转,不能使其所握持的导线(即前述的分导线或分裂导线,为了简洁起见,统一简称为导线,下同)沿导线的纵向轴线产生完全自由的转动,故依然无法完全避免所述的偏心覆冰现象,不能很好地防止覆冰的不均匀形成,故在有较强风力的气候条件下,其防舞动的效果不佳。
而针对超高压或特高压输电线路的,或适用于高分裂数分裂导线的防舞动技术方案,尚未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种抑制特高压多分裂导线舞动的方法,采用使回转线夹所握持的导线具有可沿导线纵向轴线自由转动的结构,从改变调整导线系统的参数出发,避免导线在覆冰情况下形成非圆形断面,在受到风吹的情形时无法对导线产生升力或扭矩,从而起到抑制特高压多分裂导线舞动的效果。
本发明的技术方案是:提供一种抑制特高压多分裂导线舞动的方法,包括在架空线路上装设带有可旋转线夹的线路防护金具,其特征是:
A、在结构设计上确保线路防护金具的可旋转线夹,在以握持导线中心为轴向的方向上,可进行自由转动一定的范围;
B、根据导线在覆冰情况下受到重力作用,自身会有偏心扭转的特点,利用线路防护金具的可旋转线夹,使可旋转线夹以其所握持导线的中心为轴向进行自由转动;
C、使可旋转线夹形成一个可自由转动的旋转范围;
D、在此旋转范围的导线,受到覆冰重心偏转的作用,可以有效避免形成非圆形断面,在受到风吹的情形时无法对导线产生升力或扭矩,从而起到抑制特高压多分裂导线舞动的效果;
E、利用导线在覆冰情况下受到重力作用自身会有偏心扭转的特点,从改变与调整导线系统的参数角度,达到抑制特高压多分裂导线舞动的目的。
其所述的线路防护金具至少包括间隔棒、悬垂线夹或防震锤。
具体的,其所述的可旋转线夹包括通过一转动关节固定在中心支架或固定支架上的回转线夹,在所述回转线夹端部的线夹头的内表面,设置至少一道环状的限位卡槽;在所述回转线夹的线夹头内,设置一个同轴向的衬套;在所述衬套的外表面,设置有与限位卡槽对应设置的旋转导轨;所述回转线夹的线夹头和衬套分别为一带有轴销和定力轴向螺栓的第一、第二环状卡扣结构;所述回转线夹的线夹头将衬套握持在其中,所述的衬套将导线握持在其中。
其所述回转线夹的线夹头通过第一环状卡扣结构将所述衬套可转动地握持在其中;所述的衬套通过第二环状卡扣结构将所述导线握持固定在其中。
其所述的导线、衬套及回转线夹的线夹头之间同轴心设置,在所述限位卡槽和旋转导轨的限位导向作用下,所述的衬套连同其所握持的导线,可自由转动地设置在回转线夹的线夹头中。
进一步的,当所述导线受到覆冰的重心偏转作用时,带动握持其的衬套,在回转线夹的线夹头中,沿导线的纵向轴线产生自由转动,从而有效地避免导线上的覆冰形成非圆形断面,减小在风吹时导线所承受的流动空气对导线产生的升力或扭矩,进而起到抑制特高压多分裂导线舞动的效果。
其所述的旋转角度为0~135°
与现有技术比较,本发明的优点是:
1.从改变与调整导线系统的参数角度出发,采用使导线可沿其轴心自由转动的结构,来有效地避免导线上的覆冰形成非圆形断面,减小在风吹时导线所承受的流动空气对导线产生的升力或扭矩,进而起到抑制特高压多分裂导线舞动的效果;
2.充分利用现有的线路防护金具,便于实施;
3.适用范围广,间隔棒、悬垂线夹或防震锤等线路防护金具上均可采用本技术方案来达到防舞动的发明目的,使用效果良好。
附图说明
图1是未覆冰雪的圆形导线的受力情况示意图;
图2是当导线上覆冰雪时圆形导线的受力情况示意图;
图3是本发明的方法方框图;
图4是本发明衬套及回转线夹的结构示意图;
图5为图4的剖面结构示意图。
其中,1为回转线夹的线夹头,2为衬套,3为导线,1-1为回转线夹的轴销孔,1-2为限位卡槽,2-1为旋转导轨,4-1为第一轴销,4-2为第二轴销,5-1为第一定力轴向螺栓,5-2为第二定力轴向螺栓。
具体实施方式
下面对本发明做进一步说明。
图1中,由图中所示可以看出,因为导线外周为圆形,构成的是一个圆形断面,流动空气/刮风对于导线没有产生升力或扭矩作用,所以导线不会发生上下左右的振动或摆动。
图2中,当导线上覆冰雪时,导线受到来自三个方向的作用力的共同作用(图中的FL为升力,FM为力矩,FD为阻力)。
分析这三个作用力的必要条件是空气动力系数(阻力系数CD、流体升力系数CL、扭矩系数CM)。
对于输电线路导线舞动的研究,国外从20世纪30年代就已开始,具有代表性的研究成果是美国Den Hartog的垂直舞动机理和加拿大O.Nigel的扭动舞动机理。
这两个舞动激发模式并非某条线路所固有,它们在不同条件下出现,当首先达到横向自激条件,出现Den Hartog的垂直舞动,若先达到扭转自激条件,则出现O.Nigel舞动。
由于导线外观上呈非圆形断面,在受到风吹的情形时对导线会产生升力或扭矩。依据其升力所产生的振动成为自激振动并向舞动方向发展。根据Den Hartog的舞动发生条件公式(1),当公式(1)成立时将发生舞动。
C D + &PartialD; C L &PartialD; &theta; < 0 - - - ( 1 )
式中:CD:阻力系数,CL:流体升力系数,:θ:覆冰模型与风构成的角度。
现行的“防舞”措施概括起来主要从以下三个方面有针对性地进行:
(1)从气象条件考虑,避开易于形成舞动的覆冰区域与线路走向;
(2)从机械与电气的角度,提高线路系统抵抗舞动的能力;
(3)从改变与调整导线系统的参数出发,采取各种防舞装置与措施,抑制舞动的发生。
图3中,本发明抑制特高压多分裂导线舞动的方法,包括在架空线路上装设带有可旋转线夹的线路防护金具,其方法是:
A、在结构设计上确保线路防护金具的可旋转线夹,在以其握持导线的轴向中心为轴的方向上,可进行自由转动一定的范围;
B、根据导线在覆冰情况下受到重力作用,自身会有偏心扭转的特点,利用线路防护金具的可旋转线夹,使可旋转线夹以其所握持导线的轴向中心为轴向进行自由转动;
C、使可旋转线夹形成一个可自由转动的旋转范围;
D、在此旋转范围的导线,受到覆冰重心偏转的作用,可以有效避免形成非圆形断面,在受到风吹的情形时无法对导线产生升力或扭矩,从而起到抑制特高压多分裂导线舞动的效果;
E、利用导线在覆冰情况下受到重力作用,自身会有偏心扭转的特点,从改变与调整导线系统的参数角度,使得导线可沿其轴心自由转动,以避免覆冰形成非圆形断面,减少导线受到风吹时对导线产生的升力或扭矩,进而达到抑制特高压多分裂导线舞动的目的。
上述的线路防护金具至少包括间隔棒。
上述的旋转角度为0~135°。
从前述的舞动发生的机理可知,不合理的线路结构参数组合容易引发线路舞动,统计资料表明,分裂导线比单导线容易舞动。因为当单导线发生覆冰时,由于扭转刚度小,在偏心覆冰作用下导线易发生很大扭转,使覆冰接近圆形。而分裂导线覆冰时,由于间隔棒的作用,每根子导线的相对扭转刚度比单导线大得多,在偏心覆冰作用下,导线的扭转极其微小,不能阻止导线覆冰的不对称性,导线覆冰易形成翼形断面。
因此,对于分裂导线,由风激励产生的升力或扭矩远大于单导线,对于超高压输电线路,多采用四分裂导线甚至多分裂导线,较易发生舞动。
统计资料表明,导线舞动在我国的大部分输电线路中均发生过,由舞动引起的事故占输电线路事故总数的,大截面导线比小截面易舞动,截面导线的相对扭转刚度比小截面大,在偏心覆冰作用下扭转角要小,导线覆冰更易形成翼形断面(即本申请前述的非圆形断面),在风激励作用下,产生的升力或扭矩要大些。
图4中,所述的可旋转线夹包括通过一转动关节固定在中心支架或固定支架(图中未示出)上的回转线夹的线夹头1,在所述回转线夹的线夹头的内表面,设置有两道环状的限位卡槽1-2;在所述回转线夹的线夹头内,设置一个同轴向的衬套2,在所述衬套的外表面,设置有与限位卡槽对应设置的旋转导轨2-1;所述的回转线夹的线夹头将衬套握持在其中,所述的衬套将导线握持在其中。
进一步的,所述的回转线夹的线夹头通过第一环状卡扣将所述的衬套可转动地握持在其中;所述的衬套通过第二环状卡扣将所述的导线握持固定在其中。
图5中,其所述回转线夹的线夹头为一带有第一轴销4-1和第一定力轴向螺栓5-1的第一环状卡扣结构,其衬套为一带有第二轴销4-2和第二定力轴向螺栓5-2的第二环状卡扣结构。
其导线3、衬套2及回转线夹的线夹头1之间同轴心设置,在限位卡槽1-2和旋转导轨2-1的限位导向作用下,衬套连同其所握持的导线,可自由转动地设置在回转线夹的线夹头中。
由于回转线夹的线夹头1采用第一环状卡扣结构将所述的衬套2及导线3完整地握持在其中,故灰尘、污垢不易进入到所述的限位卡槽1-2和旋转导轨2-1之间,若再在限位卡槽和旋转导轨之间涂布润滑油脂,则更能保证两者之间良好的可转动性能。
当所述导线受到覆冰的重心偏转作用时,带动握持其的衬套,在回转线夹的线夹头中,沿导线的纵向轴线产生自由转动,从而有效地避免导线上的覆冰形成非圆形断面,减小在风吹时导线所承受的流动空气对导线产生的升力或扭矩,进而起到抑制特高压多分裂导线舞动的效果。
关于现有线路防护金具(包括间隔棒、悬垂线夹、防震锤等)的回转线夹结构、线路防护金具的中心支架/固定支架与回转线夹之间通过转动关节连接的具体连接方式,可以参考公开日为2009年5月6日,公开号为CN101425667A的中国发明专利申请“线夹回转式防舞动间隔棒”中的结构介绍,将其作为背景技术看待,以助于理解本技术方案解决问题的思路。
在该申请文件所公开的说明书附图4中,标号为4的部件即为回转线夹,其与线夹支架(即本申请中前述的中心支架/固定支架)5之间,通过5a、4c、31、4b、6b、45、41a、4d等部件构成的转动关节连接为一体。
上述结构的设计本意是使回转线夹通过转动关节与线夹支架连接为一体,由于转动关节的存在,使得回转线夹相对于线夹支架可做一定幅度的自由摆动,其摆动方向是以线夹支架的中心为转动轴。
由于其不能以回转线夹所握持的导线为转动轴心,故其所握持的导线表面的覆冰依然容易形成非圆形断面结构,整体的防舞动效果并不理想。
由于本技术方案从改变调整导线系统的参数出发,采用使回转线夹所握持的导线具有可沿导线纵向轴线自由转动的结构,避免了导线在覆冰情况下形成非圆形断面,使其在受到风吹的情形时无法对导线产生升力或扭矩,从而起到抑制特高压多分裂导线舞动的效果。
本发明可广泛用于特高压多分裂导线的舞动抑制领域。

Claims (7)

1.一种抑制特高压多分裂导线舞动的方法,包括在架空线路上装设带有可旋转线夹的线路防护金具,其特征是:
A、在结构设计上确保线路防护金具的可旋转线夹,在以握持导线中心为轴向的方向上,可进行自由转动一定的范围;
B、根据导线在覆冰情况下受到重力作用,自身会有偏心扭转的特点,利用线路防护金具的可旋转线夹,使可旋转线夹以其所握持导线的中心为轴向进行自由转动;
C、使可旋转线夹形成一个可自由转动的旋转范围;
D、在此旋转范围的导线,受到覆冰重心偏转的作用,可以有效避免形成非圆形断面,在受到风吹的情形时无法对导线产生升力,从而起到抑制特高压多分裂导线舞动的效果;
E、利用导线在覆冰情况下受到重力作用自身会有偏心扭转的特点,从改变与调整导线系统的参数角度,达到抑制特高压多分裂导线舞动的目的。
2.按照权利要求1所述的抑制特高压多分裂导线舞动的方法,其特征是所述的线路防护金具至少包括间隔棒、悬垂线夹或防震锤。
3.按照权利要求1所述的抑制特高压多分裂导线舞动的方法,其特征是所述的可旋转线夹包括通过一转动关节固定在中心支架或固定支架上的回转线夹,在所述回转线夹端部的线夹头的内表面,设置至少一道环状的限位卡槽;在所述回转线夹的线夹头内,设置一个同轴向的衬套;在所述衬套的外表面,设置有与限位卡槽对应设置的旋转导轨;所述回转线夹的线夹头和衬套分别为一带有轴销和定力轴向螺栓的第一、第二环状卡扣结构;所述回转线夹的线夹头将衬套握持在其中,所述的衬套将导线握持在其中。
4.按照权利要求3所述的抑制特高压多分裂导线舞动的方法,其特征是所述回转线夹的线夹头通过第一环状卡扣结构将所述衬套可转动地握持在其中;所述的衬套通过第二环状卡扣结构将所述导线握持固定在其中。
5.按照权利要求3或4所述的抑制特高压多分裂导线舞动的方法,其特征是所述的导线、衬套及回转线夹的线夹头之间同轴心设置,在所述限位卡槽和旋转导轨的限位导向作用下,所述的衬套连同其所握持的导线,可自由转动地设置在回转线夹的线夹头中。
6.按照权利要求3或4所述的抑制特高压多分裂导线舞动的方法,其特征是当所述导线受到覆冰的重心偏转作用时,带动握持其的衬套,在回转线夹的线夹头中,沿导线的纵向轴线产生自由转动,从而有效地避免导线上的覆冰形成非圆形断面,减小在风吹时导线所承受的流动空气对导线产生的升力或扭矩,进而起到抑制特高压多分裂导线舞动的效果。
7.按照权利要求1所述的抑制特高压多分裂导线舞动的方法,其特征是所述的旋转角度为0~135°。
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