架空输电线路舞动的研究与防治现状

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1、第l2卷(2010年第11期)电力安全技术Y架空输电线路舞动的研究与防治现状黄涛，朱若燕，周金枝(湖北工业大学，湖北武昌432200)[摘要]上世纪90年代至今，国内外在输电线舞动的研究上取得了新的进展，出现了一些防治新方法。本文对这些研究进展进行了总结，并扼要介绍了防治现状，以期对我国的输电线舞动研究与防治工作有所裨益。[关键词]输电线路；舞动机理；防舞动措施由于结构与风力的气动耦合作用而产生的失稳测基本一致，即3个主要因素：导线覆冰、风激励式振动称为驰振(Galloping)，输电线路舞动以及线路结构与参数I}61l。(Dancing)是对输电线路导线驰振的特指，它是导线1．1导

2、线覆冰因覆冰或其它原因而在气流中形成对空气动力不稳导线舞动常发生在冬季，大多数观察到舞动发定的外形而引起的，是一种低频率(0．1～3Hz)、大生的线路上都有覆冰，且多为非对称覆冰，即迎风振幅(导线直径的5～300倍)的自激振动，其形态上侧厚，背风侧薄。发生舞动时以中等覆冰居多，但下翻飞，形如龙舞，因此称为舞动口一I。也有不少薄冰舞动的案例，甚至还曾经观测到无覆舞动发生时，全档架空线路做大幅度的波浪式冰而发生舞动，但这种隋况极少见，因此一般认为振动，并兼有摆动，摆动轨迹顺线路方向近似椭圆线路覆冰是舞动的必要条件之一。状。由于舞动的幅度大，有摆动，一次持续很长时线路覆冰主要受气候因素影响

3、，多发生在雨间，因此容易引起相间闪络、金具损坏，造成线路淞、霜淞、湿雪以及冻雨或雨夹雪的情况下。跳闸停电或烧伤输电线、拉倒杆塔、输电线折断等1．2风激励严重事故，从而导致重大经济损失lll。风激励是舞动的必要条件。发生舞动时，风速舞动问题是架空输电线路机械力学领域公认的范围一般为(4～20)m／s。根据观测结果，风向与导世界性难题，其复杂性主要表现为：导线和气流相线的走向越接近于垂直，越容易引起舞动；当风向互作用所造成的耦合；导线的大幅运动所造成的几平行于导线时，引起舞动的可能性最小。何非线性；风雨冰雪、地形地貌所造成的随机性。风激励主要与地理因素有关，在四周无屏蔽物另外，世界各国所

4、记录的舞动现场是千变万化的，的开阔地带或山谷风口，均匀的风会持续吹向导线，这使得某些局部经验无法应用到其它场合，难以得这些地区易发生舞动。到全面推广，而有关试验耗资巨大，周期长，也给1．3线路结构与参数这方面的研究工作带来一系列困难。线路的结构和参数也是形成舞动的重要因素之自上世纪30年代，人们开始对舞动进行观测和一。从国内外的统计资料来看，在相同的环境、气研究以来，陆续取得了一些重要的研究成果，提出象条件下，大截面导线比小截面导线易于舞动；分了一些防治方法，但还远远不能满足实际输电线路裂导线比单导线易于舞动；0℃下导线张力低至(20架设的需要，尽管困难重重，但人们并没有停下探80)

5、N／mmz时易于发生舞动。此外，电晕严重的线索的脚步。本文将重点介绍上世纪90年代至今，国路，可能发生由于电晕引起的舞动。内外在舞动研究上所取得的新进展以及防治新方法，2舞动的机理供科学家和工程师们借鉴。输电线路舞动的机理是研究的难点，至今尚未1舞动形成的条件完全搞清楚，这也是舞动难于防治的根本原因。目前为止，关于舞动产生的条件，国内外的观关于舞动机理，比较著名的有DenHartog的一9一Y电力安全技术第12卷(2010年第l1期)垂直舞动[13-14】、O．Nigol的扭转舞动l和P．Yu的2．5舞动模型偏心惯性耦合失稳[16-201。近年来，我国学者经过长根据舞动机理，许多研究

6、者提出了相应的力学期研究，提出了不同的学说以解释舞动现象，比较和数学模型，主要可归纳为3类n1：重要的有蔡廷湘的低阻尼系统共振【2卜。(1)单自由模型。即只考虑输电线的垂向振动，2．1DenHartog的垂直舞动机理这种模型与DenHartog的垂直舞动机理相对应。由DenHartog首创，后经过C．O．Harris(2)二自由度模型。又可分为2种，一种是垂向和J．J．Ratkowski等人的补充修正。该理论认为，振动和轴向扭转相互耦合，这种模型对应于O．当风吹向偏心覆冰导线时产生升力和阻力，只有当Nigol的扭转舞动机理；另一种是垂向振动和水平升力曲线斜率的负值大于阻力时，导线截面

7、动力不摆动相耦合。稳定，舞动才能发展。(3)三自由度模型。即同时考虑输电线的垂向该理论没有考虑导线的扭转运动，不能解释覆振动、水平摆动和轴向扭转，三者相互耦合，这种冰导线在其长轴与风向一致时的舞动现象。模型对应于P．Yu的偏心惯性耦合失稳机理。2．2O．Nigol的扭转舞动机理3舞动的研究进展该理论认为，当覆冰导线的空气动力扭转阻尼为负且大于导线的固有扭转阻尼时，扭转运动成为上世纪90年代以来，由于大跨越高压输电线路自激振动，当扭转振动频率接近垂直或水平振