1000kV特高压输电线路防舞装置研究

许杨勇等

【摘 要】在1000kV特高压输电线路中，由于高压输电线的分裂导线数量相对较多，在输电线导线结冰之后导线上会形成非对称界面，形成的这种非对称性的截面会在风的作用下发生一种频率较低，幅度较大的振动，高压输电线舞动的时间过程就很容易造成高压输电线路的短路以及断线故障，高压输电线路的故障会造成大面积的停电故障，给经济造成很大直接损失与间接损失，基于此本文提出了一种高压输电线路防舞装置，可以有效的减少输电线路的舞动，进而减少可能发生的线路故障。

【关键词】1000kV；特高压输电线路；舞动；防舞装置

0 引言

随着我国电力系统的不断发展，我国每年所建立的大型的发电站数量都在增多，由于发电站距离城镇居民用电还有很长一段距离，所以就带来了高压输电的问题，目前随着高压输电技术的不断发展，高压、特高压以及超高压输电技术都在不断的发展，但是在这些高压输电技术应用的过程中也发现了一些问题，比如在高压输电的过程中高压输电线分裂线在覆冰的情况下会造成输电线形成不对称的界面，这种不对称在风的作用下就会产生低频率但是大幅度的舞动，这种情况在输电线路中是常见的，输电线路长期舞动或者舞动的幅度过大在很大程度上就会造成输电线路的故障包括输电线路的短路以及短路故障，由于是特高压输电一旦断电其所成的后果是难以想象的。下面本文就特高压输电线路的舞动问题进行了详细的阐述。

1 特高压输电线路舞动问题

分裂导线，是一种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子导线组成，各子导线间隔一定距离并按对称多角形排列。高压输电线路的分裂导线数一般取 2～4 根，特高压输电线路的分裂导线数最多时可取到 6或者8 根。有的分裂导线在架设时，需要采用间隔棒保证每根子导线之间间隔一定距离。但是即使采用了间隔棒，分裂导线架设时还需考虑导线舞动的问题，所述导线舞动是指，途径冰区的架空输电线路导线覆冰后通常形成非对称截面，导线在风作用下可能诱发一种低频、大振幅的自激振动。由于导线舞动持续时间长，一旦发生，将导致线路短路、断线和倒塔等重大事故，造成大面积停电，给国民经济造成巨大的损失。因此，如何提供一种抑制扭振防舞装置，以消除分裂导线的舞动，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

2 特高压输电线路防舞装置

2.1 防舞装置结构及其组成

本研究的目的在于提供一种抑制扭振防舞装置，以消除分裂导线的舞动。为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抑制扭振防舞装置，包括抑扭圆环、支撑杆、导线夹和连接套环，其中，所述连接套环包括可相对转动的内环和外环，所述内环和所述外环之间设置有弹性装置，所述抑扭圆环固定在所述支撑杆上，所述支撑杆固定所述外环上，所述导线夹固定在所述内环上。弹性装置为设置在所述内环和所述外环之间的柔性滚珠。导线夹为八个，均布在所述内环的外圆周面上。导线夹的夹持点位于同一个圆周上。抑扭圆环为两个，分别通过一个所述支撑杆与所述外环固定连接。抑扭圆环位于同一个圆周上。

本发明提供的抑制扭振防舞装置，包括抑扭圆环、支撑杆、导线夹和连接套环，其中，所述连接套环包括可相对转动的内环和外环，所述内环和所述外环之间设置有弹性装置，所述抑扭圆环固定在所述支撑杆上，所述支撑杆固定所述外环上，所述导线夹固定在所述内环上。防舞装置如图1所示。

在图1中，内环1、外环2、柔性滚珠3、导线夹4、支撑杆5、抑扭圆环6组成特高压输电线路的防舞装置。一种抑制扭振防舞装置，其特征在于，包括抑扭圆环、支撑杆、导线夹和连接套环，其中连接套环包括可相对转动的内环和外环，内环和所述外环之间设置有弹性装置，抑扭圆环固定在所述支撑杆上，支撑杆固定所述外环上，导线夹固定在所述内环上。抑制扭振防舞装置，其特征在于弹性装置为设置在所述内环和所述外环之间的柔性滚珠。抑制扭振防舞装置，其特征在于导线夹为八个，均布在所述内环的外圆周面上。抑制扭振防舞装置，其特征在于，所述导线夹的夹持点位于同一个圆周上。抑制扭振防舞装置，其特征在于，抑扭圆环为两个分别通过一个所述支撑杆与所述外环固定连接。抑制扭振防舞装置，其特征在于，所述抑扭圆环位于同一个圆周上。

2.2 防舞装置原理

图1为本发明实施例提供的抑制扭振防舞装置的结构示意图。本文提供的抑制扭振防舞装置，包括抑扭圆环6、支撑杆5、导线夹4和连接套环，其中，连接套环包括可相对转动的内环1和外环2，内环1和外环2之间设置有弹性装置，抑扭圆环6固定在支撑杆5上，支撑杆5固定外环2上，导线夹4固定在内环1上。本发明提供的抑制扭振防舞装置属于抑扭环的一种，能够很好的消除分裂导线的舞动，具体推理过程如下：建立附有抑扭环的导线系统的运动方程如下：

上式即为安装了抑扭环后导线系统的稳定性判别式，同时也是衡量抑扭环的防舞效果验算式。从式中可以看出，对形同稳定性其关键作用是第二项，因此，我们可以构造一个新的更简单的函数来取代，这个函数为：

可得以下结论：ωφ与ωy是导线系统的扭转与垂直的固有频率，与导线系统的参数无关。而抑扭环的防舞性能则是通过μ和ωD两个参数来实现。因此，所谓抑扭环的防舞性能设计，实质上就是如何确定μ和ωD的最优值。对于分裂导线，通常有ωφ≈ωy，并且一般总是设计得使ωφ≈ωy。这样就使得：

由此可见，抑扭环的防舞效果决定于Δω和转动惯量比μ，Δω值愈小，或者μ值愈大，则防舞效果愈好。内环1通过导线夹4夹持住分裂导线，内环1和外环2之间设置有弹性装置，此处设置的弹性装置能够改变Δω，使得Δω变小，通过支撑杆5固定在外环2上的抑扭圆环6提高了质量，并且通过支撑杆5进行了延长，能够提高转动惯量比μ，能够消除分裂导线的舞动。弹性装置为设置在内环1和外环2之间的柔性滚珠3，那么柔性滚球3既能够实现外环2和内环1两者的相对转动，也能够作为内环1和外环2之间的弹性装置使用，结构得到了优化μ，并且，外环2和内环1相对转动也能够使Δω变小，制作成本较低。以8分裂导线为例。导线夹4为八个，均布在内环1的外圆周面上，这样就能够实现对8根及以内数量的分裂导线的舞动消除。6分裂导线、4分裂导线、2分裂导线依然在本实施例保护范围内。导线夹4的夹持点位于同一个圆周上，消除分裂导线的舞动效果更好。抑扭圆环6为两个半环形结构，分别通过一个支撑杆5与外环2固定连接，以进一步提高转动惯量比，并且，当抑扭圆环6位于同一个圆周上时，消除分裂导线的舞动效果更好。

3 结论

本文首先对目前特高压输电过程中所存在的特高压输电线的舞动问题进行阐述，对其造成的原因进行了分析，然后提出了一种特高压输电线路防舞动的装置，并结合防舞动装置的结构图对防舞动的原理进行了推导，然后对于特高压输电线路防舞动装置的每个部分进行了防舞动原理的介绍，本文所研究的防舞动装置能够较好的应对特高压输电线路的舞动问题。

[责任编辑：薛俊歌]