高压输电线路导线舞动的研究

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1、高压输电线路导线舞动的研究 高压输电线路导线舞动的研究The Study on Galloping of Conductor of High-Voltage Transmission Line学科领域: 电气工程研 究 生:曾庆沛 指导教师: 张炳达 教授企业导师:王彩霞 高工 天津大学电气与自动化工程学院 二零一二年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得 天津大 学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均

2、已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 天 津 大学 有关保留、使用学位论文的规定。特授权 天 津 大 学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 保密的学位论文在解密后适用本授权说明 学位论文作者签名: 导师签名: 签字日期:年 月 日 签字日期:年 月 日摘 要 当前,智能电网具有巨大的优越性并以信息化、自动化、数字化、互动化为特征。坚强智能电网已成为国家电网公司的战略发展目标,

3、作为电力输送物理通道的输电线路,是坚强智能电网的基本保证和重要组成部分,并具有地域分布广泛、运行条件复杂、易受自然环境影响和外力破坏、巡检维护工作量大等特点,因此在工程设计和建设初期,就应该以智能电网线路环节发展目标为指导,利用先进的通信、信息和控制等技术,实现线路安全化的要求。 架空输电线路运行过程中会因自然条件的作用而发生多种自然灾害,舞动就是其中一种危害较为严重的情况。近年来,导线舞动形成一条南起湖南、北抵吉林的巨大的“舞动带”,其波及范围广、舞动强度大、损失严重,为我国历史罕见。作者从理论上研究了导线舞动的形成机理,并在对导线力学研究的基础上,提出相应的防舞措施。 我们主要是通过对输电

4、线路舞动的基本理论及方法进行研究,对防舞机理和措施进行深化比较,结合在线监测系统及过往的防舞设计和经验,为不同环境情况下的线路找到恰当的防舞措施。 本文系统总结了导线舞动发生的规律和各种特点, 导线的抗舞能力在不同电压等级情况下的表现,当前舞动防治工作的形势状态及存在的问题,以及舞动治理方法措施和相关建议,总结和分析进一步研究的实验工作等。关键词:智能电网;架空输电线路;舞动;防舞措施 Abstract With the enormous advantage of intelligent electric grid, construction features the informationi

5、zation, automation, digitalization and interaction. Development of strong intelligence electric grid has become the strategic goal of state grid corporationPower transmission line, as the physical transmission of electricity, is the basic insurance and essential component of the strong intelligence

6、electric grid, and has features of wide distribution, complicated operating condition, being vulnerable to the natural environment and destruction of external force, and big workload on inspection and maintenance. Therefore, at the preliminary stage of engineering project design and construction, gu

7、ided by the development target of intelligent electric grid, we should make use of the advanced communication, information and controlling technology to meet the requirement of the insurance of line safetyEffected by the natural conditions, various natural disaster would probably take place during t

8、he operating process of installing electricity transmission lines, waving being one of the most serious. Recently, waving of lines has spread from the south of Hunan to the north of Jilin, which formed a waving zone. The wide range, mighty power and great loss of the waving is seldom found in our hi

9、story. The paper theoretically researches on the formation of waving and proposes anti-waving measures based on the research of lines mechanicsCombined with the previous anti-waving design and experience of online monitoring system, this paper aims to find the appropriate anti-waving measures in dif

10、ferent circumstances through the study on the basic theory of the waving of electricity transmission lines and a comparison between the anti-waving mechanism and measuresThis paper systematically concludes the law and characteristics of lines waving, the sign of anti-waving ability of lines at diffe

11、rent levels of voltage, the situation and existing problems of present anti-waving work as well as the measures and proposal of waving treatment, so as to make a further analysis on the experiment research KEY WORDS : Intelligence electric grid, Electricity aerial electricity transmission lines, Wav

12、ing, Anti-waving measures目 录 第一章 绪 论.1 1.1 高压输电线路导线舞动研究的意义. 1 1.2 输电线路导线舞动之当前现状. 1 1.2.1 我国输电线路舞动现状1 1.2.2 我国输电线路舞动新特点及存在的问题3 1.3 本文研究的主要内容. 5 第二章 输电线路舞动研究的基本理论和方法.7 2.1 输电线路舞动的特征及故障形式7 2.1.1 舞动的特征及影响因素. 7 2.1.2 线路舞动的故障形式 8 2.2 输电线路舞动产生的机理. 10 2.3 舞动产生的力学研究 10 第三章 输电线路防舞的理论研究及措施.12 3.1 输电线路的防舞机理12 3

13、.1.1 稳定性防舞机理 12 3.1.2 通过改变冰形抑舞机理 12 3.2.输电线路的防舞措施12 3.2.1 防舞措施 12 3.2.2 线夹回转式间隔棒. 13 3.2.3 线夹回转式间隔棒双摆防舞器 16 3.2.4 防舞器特点. 21 第四章 输电线路的舞动在线监测系统.23 4.1 输电导线舞动在线监测的意义. 23 4.2 输电导线舞动在线监测系统的构成 23 4.2.1 线路舞动在线监测系统组成部分23 4.2.2 监测系统主要技术指标. 24 4.2.3 监测系统主要技术参数. 25 4.2.4 关键技术分析. 25 4.3 舞动在线监测系统的监测成果. 26 4.4 基于

14、监测数据的防舞装置效果评价 27 第五章 输电线路的防舞设计29 5.1 防舞设计原则29 5.2 唐山嘴东 110kV输变电工程防舞设计. 30 5.2.1 工程概况30 5.2.2 气象资料31 5.2.3 导线选型33 5.2.4 线路路径选择. 34 5.2.5 线路耐张段与冬季主导风向关系35 5.2.6 舞动耐张段确定35 5.2.7 采用的防舞措施36 5.3 防舞效果 37 第六章 结论.39 参考文献.41 发表论文和科研情况说明44 致 谢.45第一章 绪论 第一章 绪 论 1.1 高压输电线路导线舞动研究的意义 当前,智能电网因其具有信息化、自动化、数字化、互动化等显著特

15、征而显示出巨大优越性。因此,国家电网公司以建设坚强智能电网为其战略发展目标。作为电力输送物理通道的输电线路是坚强智能电网的基本保证和重要组成部分,输电线路的地域分布较为广泛且运行条件极其复杂,尤其易受外力破坏、且受自然环境影响十分显著,加之对其进行巡检及维护等工作量较大,因此在工程设计和建设初期,实现线路安全化的要求尤为重要:除充分利用高新通信、信息及控制技术外, 尤应以智能电网线路环节的发展目标为工程设计及建设的根本指针。 舞动是一种对输电线路危害比较严重的自然灾害,其产生是由空气动力不稳所导致:架空线覆冰断面的常态通常呈现为带状的筒形,当遭遇强风时,低阶固有频率0.1-3Hz 、大振幅(约为导线直径的 20-300倍)的共振就会产生。导线发生舞动时往往在垂直方向伴随扭转方向的运动,因其振幅超强(大档距中可达数米乃至数十米)且如万马飞腾之势,故称之为奔马式振动,或称为导线舞动。大量事实表明,导线舞动因其持续时间较长(往往达数小时之久),极大地威胁着高压输电线路的运行安全。舞动容易导致导线鞭击及电弧烧伤或断线、断股现象,易导致金具严重磨损、断裂、脱落,或绝缘子钢脚断裂、杆塔倾倒以及线路跳闸等多种现象的发生