110KV線路防舞動(dòng)方案

110kV線路防舞動(dòng)方案技術(shù)科2012年12月前言12月14日，油田電網(wǎng)地區(qū)遭受了凍雨大雪及大風(fēng)天氣，13日晚11點(diǎn)左右油田電網(wǎng)范圍內(nèi)開(kāi)始降雨，隨后轉(zhuǎn)為凍雨，12時(shí)左右轉(zhuǎn)為降雪，并伴隨大風(fēng)天氣。與此同時(shí)，110kV線路出現(xiàn)了明顯的振動(dòng)現(xiàn)象，14日凌晨南陸聯(lián)絡(luò)線4#—5#之間發(fā)生了兩相短路，通過(guò)對(duì)相關(guān)資料的查詢(xún)，我們對(duì)110kV線路舞動(dòng)的原因作出了技術(shù)分析，并提出相關(guān)治理方案和建議。一、輸電線路振動(dòng)的分類(lèi)導(dǎo)線長(zhǎng)期處于野外露天之下,在風(fēng)的作用下,導(dǎo)線時(shí)刻處于振動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)頻率和振幅的不同,導(dǎo)線的振動(dòng)大致可分為3種。3種振動(dòng)都會(huì)給導(dǎo)線和輸電線路造成破壞。微風(fēng)振動(dòng)舞動(dòng)次檔距振動(dòng)一、輸電線路振動(dòng)的分類(lèi)微風(fēng)振動(dòng)：導(dǎo)線受到微風(fēng)(1～3級(jí))吹拂時(shí),將產(chǎn)生周期性振動(dòng),稱(chēng)為微風(fēng)振動(dòng),簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)振動(dòng)。其特點(diǎn)是頻率高,通常為5～100Hz;振幅小,一般不超過(guò)10mm。盡管微風(fēng)振動(dòng)引起的振幅較小，但實(shí)際上它是引起導(dǎo)線高應(yīng)變高應(yīng)力點(diǎn)（如懸掛點(diǎn)、金具夾頭）疲勞破壞的重要原因。次檔距振動(dòng)：分裂導(dǎo)線各間隔棒之間的振動(dòng)，其頻率1-2周/秒和振幅10-50厘米，介乎風(fēng)振動(dòng)和舞動(dòng)之間。發(fā)生次檔距振動(dòng)的風(fēng)速范圍廣，約為4-27米/秒（3級(jí)以上）。次檔距振動(dòng)造成分裂導(dǎo)線相互撞擊,損傷導(dǎo)線和間隔棒。國(guó)外一般采用增大分裂導(dǎo)線間的距離,縮短次檔距長(zhǎng)度,采用不同的導(dǎo)線排列方式,以及換成柔性間隔棒等措施來(lái)防止次檔距振動(dòng)。舞動(dòng)：

舞動(dòng)是覆冰的輸電線路在風(fēng)激勵(lì)的作用下，產(chǎn)生的一種低頻頻率（約0.1～3Hz）、大振幅（可達(dá)10m以上）的自激振動(dòng)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在5～10m/s（3-5級(jí)），溫度-5～1℃，導(dǎo)線覆冰厚度在3～20mm之間，濕度在85%以上的氣象條件下，產(chǎn)生舞動(dòng)的幾率最大。實(shí)際上，一般在導(dǎo)線表面有覆冰的情況下，就極易產(chǎn)生舞動(dòng)現(xiàn)象。舞動(dòng)一般幅值大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)而且伴有擺動(dòng)，對(duì)于輸電線路的損害極大，容易引起相間閃絡(luò)、金具損壞，造成線路跳閘停電或引起燒傷導(dǎo)線、拉倒桿塔、導(dǎo)線折斷等嚴(yán)重事故，從而造成重大經(jīng)濟(jì)損失。一、輸電線路振動(dòng)的分類(lèi)二、本次舞動(dòng)現(xiàn)象分析2.1舞動(dòng)發(fā)生的機(jī)理舞動(dòng)的形成主要取決于三方面的因素，即覆冰、風(fēng)的激勵(lì)和線路結(jié)構(gòu)及參數(shù)。覆冰

線路覆冰是舞動(dòng)的必要條件之一。覆冰多發(fā)生在風(fēng)作用下的雨淞、霜淞及濕雪堆積于導(dǎo)線的氣候條件下。導(dǎo)線覆冰與降水形式及降水量有直接關(guān)系，同時(shí)也與溫度的變化密切相關(guān)，經(jīng)常的情況是，先雨后雪，此過(guò)程中氣溫驟降（由零上降至零下），導(dǎo)線極易覆冰。通常情況下，導(dǎo)線覆冰不均勻，形成所謂：新月形、扇形、D形等不規(guī)則形狀，冰厚從幾毫米到幾十毫米（最厚可達(dá)50毫米），導(dǎo)線便有了比較好的空氣動(dòng)力性能，在風(fēng)的激勵(lì)下會(huì)誘發(fā)復(fù)雜的舞動(dòng)。二、本次舞動(dòng)現(xiàn)象分析風(fēng)的激勵(lì)

舞動(dòng)離不開(kāi)風(fēng)的激勵(lì)。冬季及初春季節(jié)里，冷暖氣流的交匯引起的風(fēng)力較強(qiáng)，地勢(shì)平坦、開(kāi)闊及風(fēng)口地區(qū)的輸電線路，在導(dǎo)線（不均勻）覆冰的情況下，當(dāng)風(fēng)速在4～20m/s，且風(fēng)向與線路走向的夾角≥45°時(shí)，導(dǎo)線易舞動(dòng)。當(dāng)夾角達(dá)到90°，舞動(dòng)最為嚴(yán)重。這是因?yàn)榇怪庇诰€路走向的風(fēng)的分量越大，對(duì)不均勻覆冰后導(dǎo)線的激勵(lì)效果越嚴(yán)重，對(duì)導(dǎo)線產(chǎn)生的升力也越大，有利于線路系統(tǒng)能量的積累，進(jìn)而使得線路原有的平衡系統(tǒng)失去穩(wěn)定，產(chǎn)生舞動(dòng)。線路結(jié)構(gòu)及參數(shù)線路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)也是形成舞動(dòng)的重要因素之一。導(dǎo)線固有頻率、導(dǎo)線型式、導(dǎo)線張力、檔距結(jié)構(gòu)等均與導(dǎo)線舞動(dòng)現(xiàn)象有關(guān)。特殊的天氣下導(dǎo)線覆冰，導(dǎo)線下方形成機(jī)翼構(gòu)造冰凌。450-900風(fēng)向吹向?qū)Ь€。機(jī)翼構(gòu)造冰凌的機(jī)翼效應(yīng)與重力、導(dǎo)線張力共同作用。導(dǎo)線形成蕩秋千現(xiàn)象，加速導(dǎo)線舞動(dòng)各相線之間的舞動(dòng)并無(wú)一致性，極可能造成導(dǎo)線間空氣間隙不足，導(dǎo)致閃絡(luò)跳閘，嚴(yán)重者將導(dǎo)致絕緣子、連接金具及鐵塔的損壞.①②③④⑤二、本次舞動(dòng)現(xiàn)象分析二、本次舞動(dòng)現(xiàn)象分析本次線路舞動(dòng)的分析根據(jù)以上線路振動(dòng)類(lèi)型描述，油田電網(wǎng)這次的振動(dòng)現(xiàn)象可定性為線路非對(duì)稱(chēng)覆冰后的“舞動(dòng)”現(xiàn)象。主要依據(jù)如下：

12月13日晚11點(diǎn)左右油田電網(wǎng)范圍內(nèi)開(kāi)始降雨，隨后轉(zhuǎn)為雨夾雪，

12時(shí)左右轉(zhuǎn)為降雪，同時(shí)伴隨6級(jí)左右大風(fēng)，風(fēng)向角度在450----900之間,油田陸海聯(lián)絡(luò)線的4#—5#距為219M和6#—7#塔的檔距均為193M，在整條線路中檔距較長(zhǎng)，所以該段導(dǎo)線舞動(dòng)情況劇烈最終導(dǎo)致在4#—7#桿塔之間形成兩相短路。三、線路防舞動(dòng)措施1、110kV線路常用防舞動(dòng)器具相間間隔棒：復(fù)合相間間隔棒主要由：復(fù)合相間間隔絕緣子（專(zhuān)用的環(huán)氧玻璃纖維鋼芯棒和硅橡膠護(hù)套）、導(dǎo)線線夾、耳槽線夾、耐磨型半導(dǎo)體阻尼墊、耐磨套等部件組成，整套產(chǎn)品采用防松動(dòng)措施。

三、線路防舞動(dòng)措施1、110kV線路常用防舞動(dòng)器具防止舞動(dòng)原理：在相間或回路間用絕緣棒進(jìn)行機(jī)械連接，制約導(dǎo)線的舞動(dòng)，其固定處將成為波節(jié)，使舞動(dòng)成為多個(gè)半波的模式使振幅變小，達(dá)到防止導(dǎo)線間短路的目的。另外，該裝置不僅改變了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式能抑制導(dǎo)線舞動(dòng)，而且還可防止脫冰跳躍所引起的混線事故。隨著合成絕緣子的廣泛應(yīng)用，該裝置已從高壓線路發(fā)展到超高壓線路上，是比較有效的防舞動(dòng)和隔離混線裝置，是防治舞動(dòng)的首選措施之一。相間間隔棒電氣參數(shù)體積電阻率不小于1×1012Ω·m；擊穿強(qiáng)度不小于20kV/mm；耐漏電起痕及電蝕損不低于TMA4.5級(jí)；抗撕裂強(qiáng)度不小于7kN/m；機(jī)械扯斷強(qiáng)度不小于3Mpa；拉斷抻長(zhǎng)率不小于100%；邵氏硬度不小于50。三、線路防舞動(dòng)措施1、110KV線路常用防舞動(dòng)器具芯棒技術(shù)參數(shù)要求：

1.吸水率小于0.05%；

2.工頻干耐受電壓應(yīng)滿(mǎn)足DL/T864附錄B的要求；

3.雷電沖擊耐受電壓不小于90kV（1cm長(zhǎng)）；

4.拉伸強(qiáng)度不小于1000Mpa；

5.耐應(yīng)力腐蝕時(shí)間不小于96h；

6.拉伸破壞負(fù)荷對(duì)比試驗(yàn)相差不超過(guò)10%。

7.染色滲透試驗(yàn)應(yīng)滿(mǎn)足GB/T19519的要求。

8.水?dāng)U散試驗(yàn)應(yīng)滿(mǎn)足GB/T19519的要求。

失諧擺是由加拿大學(xué)者尼戈?duì)柺紫忍岢?，與Harvard等人共同研究和發(fā)展起來(lái)，并在工程實(shí)踐中取得相當(dāng)效果的一種防舞裝置。失諧擺的設(shè)計(jì)基于扭振激發(fā)機(jī)理，用來(lái)調(diào)整扭振固有頻率，使之與橫向振動(dòng)的高階固有頻率分離，從而防止其耦合而誘發(fā)舞動(dòng)。三、線路防舞動(dòng)措施1、110KV線路常用防舞動(dòng)器具三、線路防舞動(dòng)措施擾流器

擾流器可以改變導(dǎo)線在氣流中所受到的氣動(dòng)力。一般的擾流防舞器是利用某種特制的線纏繞在導(dǎo)線上，使得導(dǎo)線與擾流線合成體的各個(gè)截面的形狀都彼此不同，即使在覆冰后也仍然如此。這樣導(dǎo)線在覆冰后由于其各段斷面相互不同，因此所引起的空氣動(dòng)力效應(yīng)就會(huì)相互干擾制約，從而破壞了發(fā)生舞動(dòng)的條件。該種擾流防舞器在線路上已經(jīng)成功應(yīng)用。三、線路防舞動(dòng)措施目前單股導(dǎo)線防舞的措施主要是失諧擺和擾流器（防震鞭）配合使用、相間間隔棒，由于失諧擺和防震鞭的設(shè)計(jì)參數(shù)和布置要求較高，而且防震鞭纏繞在導(dǎo)線上存在熱脹冷縮的現(xiàn)象不易與導(dǎo)線緊密切合，從目前調(diào)查的情況和與生產(chǎn)廠家交流的情況來(lái)看，110kV線路上安裝相間間隔棒最為合適。研究表明，相間間隔棒抑制導(dǎo)線舞動(dòng)的機(jī)理在于其拉力和柔性彈力的牽制作用，使各相導(dǎo)線的不同期強(qiáng)迫振動(dòng)載荷（不均勻覆冰的空氣動(dòng)力提供）相互平衡抵消，從而抑制導(dǎo)線舞動(dòng)。從實(shí)際使用效果上看，相間間隔棒是當(dāng)前防舞動(dòng)效果最好、最可靠的防舞器械。2、我油田電力線路塔型圖三、線路防舞動(dòng)措施陸海聯(lián)絡(luò)線回線路2、我油田電力線路塔型圖三、線路防舞動(dòng)措施陸海聯(lián)絡(luò)線回線路2、我油田電力線路塔型圖三、線路防舞動(dòng)措施灘廟雙回線路2、我油田電力線路塔型圖三、線路防舞動(dòng)措施單回線路三、線路防舞動(dòng)措施三、線路防舞動(dòng)措施三、線路防舞動(dòng)措施從上面線路鐵塔的塔形我們可以看出，在線路產(chǎn)生舞動(dòng)的情況下，線路垂直排列比三角排列容易發(fā)生兩相短路事件，而鋼管塔比角鋼塔容易發(fā)生兩相短路事件，結(jié)合前面的調(diào)研和交流情況建議在油田雙回線路中加裝相間間隔棒。3、相間間隔棒安全性評(píng)價(jià)

當(dāng)不安裝間隔棒時(shí)，在正常情況下兩根導(dǎo)線短路的路徑有兩個(gè)：1空氣間隙X1=35002兩個(gè)絕緣子之間的絕緣爬距X2=3150*2=7300當(dāng)安裝上相間間隔棒時(shí)又增加1路徑為X3=5300可以看出空氣間隙相對(duì)來(lái)說(shuō)是薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)發(fā)生1個(gè)絕緣子損壞時(shí)，X2將變?yōu)?150，此時(shí)即使X3再大，也對(duì)防止相間短路無(wú)作用。況且線路已經(jīng)啟動(dòng)單相接地保。所以加上相間間隔棒（質(zhì)量過(guò)關(guān)）后不會(huì)出現(xiàn)因間隔棒導(dǎo)致相間短路的情況。絕緣子絕緣子間隔棒L1L1L31.是否會(huì)因加裝間隔棒導(dǎo)致線路相間短路3、相間間隔棒安全性評(píng)價(jià)

線路間隔棒和線路絕緣子性能基本一致，每只重10kG左右，經(jīng)過(guò)大港設(shè)計(jì)院的核實(shí)，增加線路間隔棒后線路的桿塔和金具仍滿(mǎn)足要求。絕緣子絕緣子間隔棒L1L1L32.線路桿塔金具是否滿(mǎn)足要求4、油田電力線路間隔棒安裝方案三、線路防舞動(dòng)措施由于油田的110kV和35kV電力電路基本都處于沿海灘涂，屬于開(kāi)闊地或風(fēng)口位置，遇上雨雪和大風(fēng)天氣極易發(fā)生舞動(dòng)現(xiàn)象，建議先在陸海聯(lián)絡(luò)線選取合適位置進(jìn)行試點(diǎn)，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

間隔棒的安裝位置方案具體如下：安裝位置檔距BA安裝位置安裝位置AC安裝位置安裝位置＞25011/312/3250-40011/221/3桿塔1-22-33-44-55-66-77-88-99-10檔距97161313219219193181181181桿塔10-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-1818-19檔距181181169169103126137166140桿塔19-2020-2121-2222-2323-2424-2525-2626-2727-28檔距199206206209207189288288214桿塔28-2929-3030-3131-3232-3333-3434-35檔距214215180208180158155100-18010檔180-25020檔250-400三、線路防舞動(dòng)措施三、線路防舞動(dòng)措施試點(diǎn)安裝方案：經(jīng)過(guò)與廠家技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交流，征求單位相關(guān)人員意見(jiàn)和建議，結(jié)合線路的實(shí)際情況，本次擬定在陸海聯(lián)絡(luò)線的3#-7#鋼管塔之間裝設(shè)相間間隔棒，裝設(shè)位置和數(shù)量如下表所示塔號(hào)3#-4#4#-5#5#-6#6#-7#檔距313219219193裝設(shè)數(shù)量3*22*22*22*2雙回線路裝設(shè)位置BA:1/2LAC:1/3L2/3LBA:1/3LAC:2/3LBA:1/3LAC:2/3LBA:1/3LAC:2/3L每回裝設(shè)位置小計(jì)6444共計(jì)18只加強(qiáng)型相間間隔棒投資估算（不含施工費(fèi)）：每個(gè)加強(qiáng)型的間隔棒約為0.75萬(wàn)元，兩處防舞鞭材料費(fèi)約為0.1萬(wàn)元，共計(jì)投資13.6萬(wàn)元。安裝方法：一是滑輪安裝，二是斗臂車(chē)安裝。廠家只負(fù)責(zé)指導(dǎo)安裝。注意事項(xiàng)：

1.輕拿輕放，不應(yīng)投擲，并避免與尖硬物碰撞、摩擦；2.起吊時(shí)繩結(jié)要打在金屬附件上，禁止直接在傘套上綁扎，繩子觸及傘套部分應(yīng)用軟布包裹保護(hù)；3.禁止踩踏相間間隔棒傘套；4.金屬附件與導(dǎo)線連接的金具安裝前，應(yīng)仔細(xì)檢查元件的公差配合，不得在工件沒(méi)調(diào)整到位情況下加力。三、線路防舞動(dòng)措施5、安裝方法及注意事項(xiàng)序號(hào)項(xiàng)目名稱(chēng)設(shè)計(jì)試驗(yàn)型式試驗(yàn)抽樣試驗(yàn)逐個(gè)試驗(yàn)1外觀檢查√√√2例行拉伸負(fù)荷試驗(yàn)√√√3尺寸檢查√√5護(hù)套最小厚度檢查√√6陡波沖擊耐受電壓試驗(yàn)√√7額定拉伸負(fù)荷耐受試驗(yàn)√√8機(jī)械破壞負(fù)荷試驗(yàn)√√9機(jī)械負(fù)荷-時(shí)間試驗(yàn)√○10金屬接頭與絕緣護(hù)套介面的滲透性試驗(yàn)√○11突然卸載試驗(yàn)√○12熱機(jī)試驗(yàn)√○13人工污穢工頻電壓試驗(yàn)√○14工頻電弧試驗(yàn)√○15濕工頻耐受電壓試驗(yàn)√○16雷電沖擊試驗(yàn)√○17機(jī)械特性試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告√○相間間隔棒本體試驗(yàn)項(xiàng)目三、線路防舞動(dòng)措施6、間隔棒及金具實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目序號(hào)項(xiàng)目名稱(chēng)設(shè)計(jì)試驗(yàn)型式試驗(yàn)抽樣試驗(yàn)逐個(gè)試驗(yàn)1外觀檢查√√√2尺寸、材質(zhì)、重量檢查√√√3熱鍍鋅試驗(yàn)√√4機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)線夾強(qiáng)度試驗(yàn)線夾順線握力試驗(yàn)線夾扭握力試驗(yàn)線夾水平拉壓強(qiáng)度試驗(yàn)線夾垂直拉、壓強(qiáng)度試驗(yàn)向心力試驗(yàn)√√√√√√√√√○○√5振動(dòng)疲勞試驗(yàn)垂直振動(dòng)疲勞試驗(yàn)（微風(fēng)）扭轉(zhuǎn)振動(dòng)疲勞試驗(yàn)（舞動(dòng)）水平振動(dòng)疲勞試驗(yàn)（次檔距振蕩）順線振動(dòng)疲勞試驗(yàn)√√√√6間隔棒-分裂導(dǎo)線系統(tǒng)振動(dòng)性能評(píng)估微風(fēng)振動(dòng)性能評(píng)估次檔距振蕩對(duì)數(shù)衰減率試驗(yàn)○√7彈性元件性能試驗(yàn)橡膠元件性能試驗(yàn)彈簧元件性能試驗(yàn)√√○○間隔棒金具實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三、線路防舞動(dòng)措施6、間隔棒及金具實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目