幾種導(dǎo)線舞動(dòng)機(jī)理的解析

幾種導(dǎo)線舞動(dòng)機(jī)理的解析摘要:輸電導(dǎo)線舞動(dòng)對(duì)導(dǎo)線有著嚴(yán)重的影響，為了較為準(zhǔn)確的制定出防舞動(dòng)措施，通常需要對(duì)導(dǎo)線的舞動(dòng)機(jī)理進(jìn)行解析。目前研究狀態(tài)下的的防舞動(dòng)機(jī)理主要有垂直激發(fā)、扭轉(zhuǎn)激發(fā)、偏心慣性耦合、動(dòng)力穩(wěn)定性等幾種類型，針對(duì)不同機(jī)理對(duì)其進(jìn)行適度解析，為下一步的防舞動(dòng)措施提出依據(jù)。關(guān)鍵詞:導(dǎo)線舞動(dòng)覆冰輸電線路在承受自身重量和覆冰的重量等靜載荷和風(fēng)的動(dòng)載荷,在特定的地理和氣象條件下，覆冰導(dǎo)線會(huì)出現(xiàn)大幅度和低頻振動(dòng)，即舞動(dòng)。舞動(dòng)會(huì)造成輸電線路的斷裂，電線間相互閃絡(luò)斷路、電線間短路、輸電線路配件的損壞，同時(shí)舞動(dòng)還會(huì)造成輸電塔身搖晃，順線擺動(dòng)、扭曲變形，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成直線塔、耐張塔的倒塌。導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)機(jī)理而言，現(xiàn)在最為廣泛的是Den.hartog的垂直舞動(dòng)理論和O.Njgol的扭轉(zhuǎn)舞動(dòng)理論[1],但是隨著研究的不斷深入，新的理論正在被提出。1垂直激發(fā)舞動(dòng)機(jī)理1932年美國(guó)學(xué)者Den.hartog提出了垂直激發(fā)舞動(dòng)機(jī)理，他認(rèn)為當(dāng)風(fēng)向覆冰所致非圓截面吹的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一定的阻力和升力，當(dāng)升力曲線斜率的負(fù)值大于阻力值時(shí)，導(dǎo)線截面此時(shí)動(dòng)力非穩(wěn)，舞動(dòng)得以繼續(xù)發(fā)展［2］。其中導(dǎo)線系統(tǒng)的失穩(wěn)條件為：但是Den.Hartog舞動(dòng)機(jī)理有他的缺陷，因?yàn)樗奈锢砟Ｐ洼^為簡(jiǎn)單，他只考慮了覆冰導(dǎo)線的橫向振動(dòng)，但沒有考慮導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)。2扭轉(zhuǎn)激發(fā)舞動(dòng)原理1974年,0.Nigol提出了扭轉(zhuǎn)激發(fā)舞動(dòng)原理，因?yàn)閷?dǎo)線的振動(dòng)總是與扭轉(zhuǎn)共同出現(xiàn)的，而分裂導(dǎo)線則表現(xiàn)的更為明顯，O.Nigol認(rèn)為振動(dòng)是導(dǎo)線自激扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。導(dǎo)線有固有扭轉(zhuǎn)阻尼，但是當(dāng)反方向的空氣動(dòng)力扭轉(zhuǎn)阻尼大于導(dǎo)線的固有阻尼的時(shí)候，扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將會(huì)轉(zhuǎn)變成自激振動(dòng)，覆冰導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)剛度和慣性質(zhì)量矩決定了其振動(dòng)的頻率；扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率越是接近水平、垂直振動(dòng)頻率時(shí)候，新的交變力會(huì)產(chǎn)生，在此力的作用下，大幅度的振動(dòng)會(huì)被迫產(chǎn)生。其動(dòng)力學(xué)模型如圖3所示。此時(shí)的失穩(wěn)條件為：其中，為覆冰導(dǎo)線偏心迎風(fēng)攻角;U為垂直于線路走向的水平風(fēng)速;為掉線第k階扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的波腹振幅；為導(dǎo)線第k階扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的角頻率。通過以上公式可以說明扭轉(zhuǎn)激發(fā)舞動(dòng)的條件主要有：振動(dòng)角與導(dǎo)線振動(dòng)產(chǎn)生的攻角方向一致；導(dǎo)線上線振動(dòng)產(chǎn)生的誘導(dǎo)攻角在-曲線的負(fù)斜率區(qū)域內(nèi)發(fā)生；導(dǎo)線上下振動(dòng)及頻率一定要與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)及其頻率一致［4］。扭轉(zhuǎn)舞動(dòng)機(jī)理考慮了導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)的影響，是對(duì)舞動(dòng)理論的重要補(bǔ)充，也得出了只要扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和橫向振動(dòng)的固定頻率分開，可阻止舞動(dòng)發(fā)生3偏心慣性耦合舞動(dòng)原理該理論認(rèn)為,如果橫向運(yùn)動(dòng)和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)都是穩(wěn)定的，偏心慣性作用引起的攻角變化，使得相應(yīng)的升力對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生影響，增加橫向振動(dòng)，并逐漸累積能量，最終造成大幅度的舞動(dòng)。此類型的舞動(dòng)主要針對(duì)的是偏心質(zhì)量位于背風(fēng)面的情況，其中導(dǎo)線的偏心就是由覆冰引起的。不過要形成偏心慣性耦合的舞動(dòng)的基本覆冰條件還是有一定氣候要求的，只有在雨量、風(fēng)速都到達(dá)一定程度，氣溫不太低的這種情況下，才能形成背風(fēng)面覆冰。同理，當(dāng)迎風(fēng)面出現(xiàn)覆冰后，風(fēng)向突變，也會(huì)形成相同的情況[5]。關(guān)于導(dǎo)線舞動(dòng)機(jī)理的內(nèi)容還在不斷的被完善和補(bǔ)充，這將為防治導(dǎo)線舞動(dòng)提供可靠的保證。參考文獻(xiàn)Den.Hartog.Transmissionlinevibrationduetosleet[J].AIEETransmission,1932馬建國(guó).湖北省電網(wǎng)導(dǎo)線舞動(dòng)區(qū)域劃分[J].電力建設(shè),1999(5):39-40.黃經(jīng)亞.架空送電線路導(dǎo)線舞動(dòng)的分析研究[J].中國(guó)電力,1995(2):21-26.關(guān)根志.50