间隔棒安装距离和起算点的确定

卢鹏飞

安徽送变电工程公司应急抢修中心运行检修分公司，安徽合肥，230601

次档距振荡是指超(特)高压输电线路分裂导线上两间隔棒之间的子导线振荡，是采用分裂导线的线路所特有的机械运动现象。其生成原理是：在分裂导线情况下，其中一根或多根子导线不可避免地处在前方子导线形成的尾流中，由于尾流效应，使得下风的子导线更容易吸收风的输入能量，从而发生低频大振幅振动。它是一种 1～3 Hz低频的椭圆轨迹的振荡，椭圆的长轴近于水平。而且，同一水平面子导线的振荡方向相反。这种振荡一般发生在低温季节，风速为7～20 m/s的情况下。

影响次档距震荡的因素包含以下几个方面：风、分裂导线的数量和布置、导线直径和分裂导线间距、导线质量、子导线排列对风向的倾角、间隔棒装置类型和位置。针对以上影响因素，可采取以下措施进行防护：增大分裂导线间距、改变分裂导线的倾角、减少尾流区中导线的数量、减小次档距的长度、对间隔棒进行优化布置和适宜选型。

1 间隔棒次档距布置

在分裂导线-间隔棒系统中，一般采用阻尼间隔棒，并且按不等次档距安装。目前，国内多采用英国Denlop 公司侯效(Hearnshaw)所推荐的优化布置理论，并将其简化为如表1中所示的次档距布置。

表1 侯效不等距次档距布置顺序

结合侯效提出的间隔棒在特定导线上的无量纲特性曲线，可得到这样的一组递推关系式：

根据相关试验曲线分析，得到如下判断依据：

这样就可以利用计算机求得最优解。

以上计算中，S为平均次档距，是次档距优化布置的基础。其计算公式为：S=L/(Ns+1)

图1 导线-间隔棒系统振动模型

2 间隔棒端次档距的取值

2.1 间隔棒次档距取值的考虑因素

间隔棒的主要作用是支撑子导线，防止子导线相互碰撞和鞭击，抑制微风振动和次档距振荡。对于间隔棒的安装距离及数量，除了考虑经济因素外，还必须从防止导线碰撞和翻转、能达到最佳防振效果方面进行必要的研究和计算。主要考虑的因素有:对于平均风阻力和正常电流产生的电磁吸引力，间隔棒的安装距离必须使子导线不接触;对于风和覆冰引起的扭转，允许子导线接触，但当覆冰和风等外力消失后，间隔棒的安装距离必须能使扭转自然恢复(即扭转复原理论)；对于尾流引起的次档距振荡，必须保证子导线不发生频繁的鞭击和金具的疲劳破坏。

分裂导线不均匀覆冰时，产生较大的扭转力矩，加上风压，使导线发生严重的扭转。由于风压和覆冰产生扭转力的机理复杂，且覆冰厚度、形状具有不规则、不确定性，因此，确定它的大小和设计条件是极其困难的。扭转设计中，一般按导线覆冰时发生的扭转，在脱冰后能自然恢复来考虑。导线一旦发生扭转，为了使它能自然复原，则要求在任意扭转角下有足够大的复原力作用。

2.2 安装位置优化的经验规则

阻尼间隔棒作为分裂导线主要的振动阻尼元件，间隔棒应放置在接近振动的波峰而远离波节点的地方，以产生较大的振动能量耗散，充分发挥其振动阻尼作用。导线受风激振动后，若遇到阻尼作用，其振幅会逐渐衰减。用振幅对数衰减率δ来表示阻尼作用:

式中，A0为振动的初始峰峰值;An为第n个周期的峰峰值。

端部次档距是与杆塔相邻的一个次档距，长度一般只有中间次档距的一半左右。采用这样的布置，在发生导线不均匀覆冰而引起导线束扭转时，可产生足够的扭力矩，使覆冰脱落后，导线束能自行恢复到原来的位置。端次档距的大小与导线悬挂方式也有很大关系。导线采用耐张方式固定时，档内扭转恢复性能较差，此时，应进一步减小端次档距长度，以提高恢复力矩。

有研究表明，当相邻次档距(Si)相等或互为整数倍，即S1/S2=1,0或S1/S2=0.5时，导线-间隔棒系统可能呈现最低能量耗散模型，即阻尼间隔棒对导线振动能量的耗散不起作用。

根据有关文献，国外次档距不等距离布置的基本方式:(1)次档距长度由两端向中间逐步增加，到档距中央达最大值；(2)次档距长度交替增加和减小。

次档距布置的原则:(1)在0.55～0.65之间；(2)次档距不宜布置成对于档中央呈对称分布。

3 间隔棒起算点的确定

经计算得出的间隔棒安装距离其起算点应该为导线的挂点位置。对于直线塔来说，起算点应为杆塔中心点；耐张塔起算点应为耐张串在横担上的挂点位置，相对于档距来说，横担宽度可以忽略不计，为了统一起见，耐张塔的间隔棒次档距起算点也应为杆塔的中心点。

在某些线路施工过程中，部分施工项目部未能理解间隔棒次档距的定义和间隔棒布置的原则。在实际施工过程中，将间隔棒安装距离的起算点定在了线夹出口处，这就造成了以耐张塔为起点，实际安装的间隔棒次档距与设计值产生了一个耐张串的误差。以±500 kV葛南线为例，其耐张串(挂点至耐张线夹出口处)的长度达到了14.622 m，以平均档距450 m计算，其设计间隔棒安装数量为7个，安装距离为39+65+58+67+58+68+60+35(m)。起算点按照线夹出口来计算，其实际的安装距离变成54+65+58+67+58+68+60+10(m)。其S1/S2=54/65=0.83，该数值超出了0.55～0.65的范围，以至于在发生导线不均匀覆冰而引起导线束扭转时，没有足够大的扭力矩，使得覆冰脱落后，导线束能自行恢复到原来的位置。且间隔棒未能放置在接近振动的波峰而远离波节点的最适宜位置，无法产生较大的振动能量耗散，未能充分发挥其振动阻尼作用，从而不能减弱次档距震荡的振幅，影响线路安全稳定运行。

参考文献：

[1]高选.导线-间隔棒系统最优化理论及实践[J].中国电力,1993(3):15-20

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