输电线路舞动介绍

输电线路舞动输电线路舞动简介舞动发生机理目前治理方法介绍国内舞动情况及主要防治措施目录一．输电线路覆冰舞动简介舞动现场录像舞动一种导线风致振动形式galloping驰振艺术化描述舞动：低频（0.1～3Hz）、大振幅（导线直径20～300倍）自激振动。形态：一个或几个半波。轨迹：椭圆。破坏：相间闪络、跳闸。破坏：螺栓松动脱落。破坏：断线、断股。破坏：金具损坏。破坏：绝缘子、引流线。破坏：塔材损害、倒塔。导线舞动影响因素覆冰风的激励线路结构与参数++14输电线路舞动原因及特点分析舞动要素要素解释覆冰覆冰类型，覆冰形状，覆冰厚度，覆冰重量等：偏心覆冰改变导线截面，改变空气动力特性，产生负阻尼效应，积累能量，激发舞动。风的激励风速、风向以及流态等：影响导线覆冰的形状；易舞风速范围大致4～25m/s；风向与线路走向的夹角越大越易舞动；平稳风。线路结构及参数导线结构参数、连接方式、金具、绝缘子及附加装置等：在相同条件下，分裂导线通常比单导线更易激发舞动，大截面的导线比常规截面导线更易激发舞动。雨淞雾凇混合淞覆冰温降到-5～0℃，风速为3～15m/s时，如果有大雾或细雨，导线上首先会形成雨淞。如果温度降至-15℃～-8℃时，在原有冰层的基础上会形成雾凇。导线覆冰静载脱冰跳跃舞动危害风激励舞动能量来源风速风向平稳风输电线路风振微风振动覆冰舞动次档距振动风偏线路参数线路的机械参数：张力、刚度、连接方式等。线路的结构参数：分裂导线、紧凑型等。202009-2010年冬季输电线路覆冰舞动原因：典型气象条件气象2009年11月9-13日河南大范围风雪和冻雨天气，-3～0℃，10m/s.山西罕见的雨雪天气，-16～-5℃，8～10m/s.2009年12月27日-2010年1月6日2010年1月19-20日湖南、江西、浙江气温骤降，大风雨雪天气.湖南长沙、湘潭-3～5℃，15m/s.江西-1～0℃，-3～5℃，8～10m/s.浙江衢州0℃以下，6m/s.辽宁、河北、山东气温骤降，大风雨雪天气.辽宁大连、鞍山、本溪和营口0℃以下，5～18m/s.河北沧州-2～1℃，8～14m/s.山东-3～0℃，10～20m/s.2009-2010年冬季输电线路覆冰舞动原因：覆冰条件浙江仙特线覆冰河南线路典型覆冰山西朔云线覆冰偏心覆冰：河南：约15mm山西：约15mm湖南：约7mm江西：约13-14mm浙江：迎风面约10-22mm，背风面约2-10mm辽宁：约3-10mm，最大15mm河北：约2-3mm山东：最大7-10mm212009-2010年冬季输电线路覆冰舞动原因：线路条件舞动发生地形特点：多为平坦开阔地带。电压等级：涉及较广，大多为500kV及220kV线路。线路走向和风向夹角：基本大于45°。22紧凑型线路防脱冰跳跃和舞动的特殊性缩小导线相间距离、增加相导线分裂根数和相导线等效半径等方式。导线分裂数多、导线截面大、离地高度大、电压等级高、相间距离小。增加舞动发生的可能性，抗舞动能力更弱，轻微舞动就可能产生相间闪络。大幅度提高自然输送功率、有效压缩输电线路走廊。2000-2008年220kV-500kV线路舞动与风速关系特点典型舞动条件分析（1）242000-2008年220kV-500kV线路舞动与覆冰关系特点典型舞动条件分析（2）25舞动事故的时间分布(起)39830000012402468101月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月舞动事故的时间分布图举例10年1月19-20日，河北东骅线相间故障跳闸。覆冰痕迹现场主要特征损伤情况破坏类型发生条件东骅线事故时情况脱冰跳跃导线发生覆冰观察到覆冰迹象。脱冰条件：气温升高、自然风力作用、人为振动敲击、机械除冰等。风力7-8级、气温-6～1℃。危害：机械或电气事故。闪络跳闸、螺栓松脱、引流导线脱落、绝缘子球头弯曲、间隔棒损坏、导线断股、均压环损坏。覆冰舞动导线不均匀覆冰，气温-6～0℃、覆冰厚度3～25mm。冻雨、观察到覆冰迹象、冰厚2-3mm、气温-6～1℃。风激励：风速4～25m/s、风向与线路走向的夹角≥45℃。风力7-8级、东北风、风向基本垂直于线路。线路参数条件。线路微地形为平原开阔地、电压等级500kV、四分裂导线型式。危害：机械或电气事故。闪络跳闸、螺栓松脱、引流导线脱落、绝缘子球头弯曲、间隔棒损坏、导线断股、均压环损坏。事故初步分析依据事故原因分析线路故障是由于导线覆冰覆冰舞动造成的。二．舞动发生原理介绍舞动研究理论机理实验研究数值方法难题舞动起因垂直激发机理（DenHartog机理）扭转激发机理（O.Nigol机理）偏心惯性耦合舞动机稳定性舞动机理现有舞动机理（1）垂直激发机理（DenHartog机理）/0DLCC舞动是由空气动力产生的负阻尼引起yDenHartog舞动激发模式升力)(2/12DLLCCDUF上下运动（y）y攻角Uy此物理模型比较简单，为单自由度模型，只考虑了导线的横向振动。（2）扭转激发机理（O.Nigol机理）0(1/)/0kkLDvACC横向振动总是与扭转振动相伴而生。导线自身的扭振，引发导线在横向的失稳。产生舞动O.Nigol舞动激发模式升力)(2/12DLLCCDUF扭转振动(,,)攻角失稳y此物理模型基于导线扭转分析得到，应用于分裂导线舞动分析中较为成功，对单导线的应用现在还存在争论。40惯性舞动激发模式升力)(LF上下运动（y）y惯性力ym攻角，y（3）惯性耦合激发机理此机理在实践中的验证比较少。(4)稳定性舞动机理动力不稳定现象通过稳定性分析确定舞动激发机制舞动试验实际观测试验线路风洞试验实际观测通过在易舞区域的输电线路导线上或试验线路上安装监测设备，观测实际的气象、地貌条件下导线舞动的特征舞动现象的偶发性和非控性试验线路将人造覆冰安装到试验线路上，监测其在实际风场中的振动状态，研究舞动特性及评估舞动设计方案和舞动装置的防治效果。日本的Mogami试验线路和加拿大IREQ试验线路试验能力有限风洞试验主要应用于模型分析中，通过试验得到不同冰型情况下导线结构的空气动力参数以及响应数据。验证理论及数值分析模型的准确性和可靠性三．现有防治措施介绍防舞方法设计阶段线路走向线路参数、机械性能运行阶段防舞装置48防舞技术路线避合理选择线路的走向和路径，避开舞动多发地区及微气象、微地形区域。防舞技术避防抗49防舞技术路线抗适当提高线路的机械及电气强度，以提高线路抗舞动的能力。防对已发生或可能发生舞动的线路，需及时设计防舞方案，加装防舞器。50防舞技术路线“避”、“抗”理论研究不够，实践经验欠缺，可操作性较差。“防”舞技术相对成熟，且易于操作，经济性也较“避”和“抗”好，对于易舞区新建、在运线路基本都采用“防”的措施。加装防舞装置是防舞工作的主要内容。“加装防舞装置的防舞设计”方法较易于实现，造价也相对较低，因此应是主要的防舞设计方法。结论已有线路52防舞技术研究成果常用防舞装置包括：线夹回转式间隔棒、相间间隔棒、双摆防舞器、失谐摆、防舞鞭、偏心重锤、阻尼防舞器、扰流器等。每种防舞器都有其使用特点及要求，就防舞效果而言到目前为止，防舞器也只能一定程度上抑制舞动，尚不能完全防止舞动的发生。常用防舞装置及其特点扰流防舞器改变导线外形，改变空气动力特性。绕流线空气动力阻尼器终端阻尼器扰流线的直径（0.75）扰流线的覆盖长度（0.25）覆冰较薄的地区常用防舞装置及其特点失谐摆提高导线的整体扭转刚度3tVfNf摆锤摆长及质量布置方式改变系统结构特性常用防舞装置及其特点集中防振锤改变系统结构特性集中防振锤的质量临界风速中点托升原理相邻节距不相等，整体布置不对称。考虑局部强度和微风振动。常用防舞装置及其特点相间间隔棒改变系统结构特性运动时互相牵制，抑制舞动。机械强度相间过电压避免上下安装在一条直线上。避开波节点，安装在波腹处或附近。常用防舞装置及其特点θpi(x,y)MpiVW(xi,yi)Rpiθ导线双摆防舞器稳定性防舞机理质量设计摆角设计摆长设计防舞器数量常用防舞装置及其特点分散式偏心重锤控制振动系统扭转运动的反馈增益，补偿扭转运动的滞后相位。常用防舞装置及其特点线夹回转式间隔棒降低导线不均匀覆冰主要抑制次档距振荡，同时考虑电磁吸引和扭转复原。非线性数学规划的方法对间隔棒的布置方案进行优选。60单导线线路防舞设计对于较低电压等级、相导线为单导线的线路防舞，可采用相间间隔棒、失谐摆、集中防振锤、防舞鞭等，防舞鞭尚未实现国产化，造价较高。分裂导线线路防舞设计适用于分裂导线防舞的防舞装置较多，根据我国舞动防治经验，可采用线夹回转式间隔棒、双摆防舞器、相间间隔棒、偏心重锤、集中防振锤等。典型线路的防舞设计方法61紧凑型线路防舞设计对于500kV及以上电压等级的紧凑型线路，考虑到其线路特点，防舞设计建议优先采用线夹回转式间隔棒，其次是相间间隔棒，可以将它们组合应用，防舞效果更好。特高压线路防舞设计特高压线路由于其电压等级高、架线高、档距大、分裂数多、导线截面大等特点，特高压线路的防舞建议优先采用线夹回转式间隔棒或线夹回转式间隔棒双摆防舞器，其次是失谐间隔棒等。典型线路的防舞设计方法62舞动研究重视不够、研究基础薄弱理论研究难度大防舞技术手段有限、防舞效果不够理想防舞工作缺乏指导性的规范、标准防治工作重“治”轻“防”，主动性差防舞技术的采用有一定的盲目性试验研究手段待完善存在的问题四．国内舞动情况及常用治理方案我国属于舞动频发国家传统舞动带北起黑龙江南到湖南干冷气流暖湿气流652000-2008年220kV-500kV线路舞动区域分布特点舞动新趋势国内气候的变化，特别是恶劣气象条件的频发。新建线路的大量增加。舞动发生的地域范围扩大。舞动发生频率增加。舞动造成的危害和破坏性变大。67舞动新特点分析（1）：舞动发生频率高2009-2010年冬季输电线路覆冰舞动特点2009.11-2010.1不足3个月内共发生三次大规模舞动现象。682009-2010年冬季输电线路覆冰舞动特点2009-2010年冬舞动涉及八个省份，舞动区域由传统易舞区扩展到舞动少发区。2009.11山西、河南山区线路也发生了舞动，舞动不再局限于平坦、开阔地带。舞动新特点分析（2）：舞动区域在扩大2009.11-2010.1舞动线路波及10-500kV各电压等级的输配电线路。69舞动新特点分析（3）：一次恶劣天气造成舞动范围大2009-2010年冬季输电线路覆冰舞动特点单个省域内：仅山东省就包括济南、青岛、淄博、潍坊、烟台、泰安、滨州、威海和莱芜9个地区。全网范围内：涉及河南、山西、湖南、江西、浙江、辽宁、河北、山东等八个省份。每次舞动过程都波及2～3个省份，单次恶劣天气导致舞动范围为历年之最。方案1线夹回转式间隔棒+双摆防舞器设计布置方案上、下相方案2线夹回转式间隔棒设计布置方案区段选择方案3相间间隔棒设计布置方案重点区段3（476）上A（迎风）-下B上A-上C上C-下B位置（m）119228357方案4阻尼型防舞装置研制新型防治装置舞动分析确定舞动分析线路特点及相关条件确定防舞措施和防舞范围设计防舞方案加装防舞装置