电源传输线是现代电网的支柱,它把高压电传到电力厂、工业和关键基础设施。 尽管它们设计得非常稳健,但这些导电线仍然经常暴露在诱发机械振荡的环境力量之下。 左侧不受控制,这些振动会导致导电线疲劳、松动配件、损坏硬件,并最终导致线路故障。 对于公用事业和传输运营商来说,有效的振动控制不是可选的;这是可靠性、安全和长期资产寿命的基本要求。 本条详细概述了传输线振荡的原因和用于缓解这些原因的实际控制技术。

了解输电线路中的振荡

俯冲导体的振动主要来自空气动力相互作用。 风流穿过圆柱导体产生交替的升力和拖力,这可以在特定的频率上使导体兴奋。 最常见的振动类型包括振动、奔驰和醒悟引发的振动。 每一种振动都提出了不同的挑战,需要量身定制的缓解战略。

爱奥良振动

爱奥良振动是涡流从导电器的向后侧侧向外侧倾斜引起的高频低照率振荡。 当涡流振动频率与自然频率的周期相配合时,就会发生共振。 爱奥良振动一般在3至150赫兹之间,在稳定、低温的风情(1-7米/秒)中最为明显。 随着时间的推移,这种连续运动会导致悬浮夹、空间器点和坝体的磨损,导致断层。

飞翔

高压运动是一种低频、高空振荡(通常为0.1–1赫兹 ) , 由不对称冰或雪加在导体上驱动。 不规则形状造成的空气动力不稳定性造成了巨大的垂直或躯干运动,有时会超过导体对地面或相邻结构的清除。 高压运动特别危险,因为它会导致相位断层、闪光甚至塔体倒塌。 在冻雨、湿雪或线内冰层条件的地区,这种情况最为常见。

醒悟诱导的涛动

在捆绑导体(每期2,4,或更多次导体)中,一个次导体的扰动醒点可以在另一个次导体中振荡。 这种现象发生在中等风速,并可能导致副导体冲突、空间器损坏和加速疲劳。 醒动引发的振荡高度依赖于导体间距、捆绑几何和风向。

振动控制技术

有效的振动控制结合了被动装置,结构改造和主动监测. 技术的选择取决于振动的类型和严重程度,导体特征,跨度,以及环境条件.

1. 石桥和土制土坝

斯托克布里奇坝管是使用最广泛的振动控制装置,它由连接吊杆夹附近导电器上的两根电源(通常是钢或铸铁)的短信使电缆组成,坝管充当调制质量吸收器,通过信使电缆线条的摩擦式坝管将振动能量转换为热量,现代设计可以调制到特定的频段,并且经常安装多个坝管以覆盖更广泛的频段. 对于高频的电动,斯托克布里奇坝管非常有效. 最近,开发了可调节的重达坝管(TMD),其应用需要精确的频率瞄准.

2. 航天工坝人

在捆绑的导体中,空间器坝顶具有双重目的:它们保持子导体之间的几何间隔,同时提供坝顶。这些装置通常由硬框或装有坝顶元素(螺旋或机械)的固定框组成。 空间器坝顶对于控制多相捆绑中发生的醒悟振荡和电离振动至关重要。它们通常根据捆绑配置和制造商的建议,安装在间隔30至60米的间隔处。

3. 空气动力学改变

减少在导体上作用的空气动力力可以防止振动达到破坏性振幅。

  • 吹动导体[:每相使用两个或两个以上的副导体降低每个导体的有效升力和拖动,降低远振振动的振幅.
  • 空气动力盾[:绕导体包裹一个螺旋或扭曲的形状,会干扰涡流的抛射,并尽量减少升降波动。这种方法有时被用于河流渡口或长距离。
  • 防催泪装置[:用于催泪弹控制,安装空气裂变器,相位空间器,扭矩坝(如"托贝多"或"加布里埃尔森"坝体)等装置,以打破气动冰体形状或增强躯干坚硬度.

4. 保持电线和结构支持

停留电线(又称男电线)是辅助导线或钢缆,为主导线提供额外的横向支撑,特别是在死塔或角度点. 安装坝体装置时,有助于分散振动能量,防止大振幅运动. 对于极长的跨度(如超过1公里),中间支撑塔或"中宽"坝体系统可以用来将跨度划分为较短的段,减少振动能量的转移.

5. 撞击坝和冲压

撞击坝由紧贴在导体上、并存的厚重、自由移动的电量组成。当导体震动时,电量会冲击壁壁,分散动能。这些装置简单而耐用,但仅限于中频应用。而调谐的波纹则用于将电跨的自然频率从激发频率移开,从而避免共振。它们通常应用在非常长或临界的跨度上。

执行和保养

安装振动控制装置需要仔细的工程分析。 必须考虑到诸如跨度、导线类型、张力、地形和历史风力数据等因素。 制造商为坝体位置、间隔和数量提供了指导。 一般来说,坝体被置于弯曲压力最高的悬浮夹附近。 对于海象振动,坝体通常在距夹头数米的两端安装。 对于冲浪控制,装置沿截面分布均匀。

定期检查和条件评估

振动控制硬件必须定期检查 — — 通常每3-5年检查一次,或者在恶劣的环境中检查次数要多。 视像检查是标准标准。 高级公用设备现在使用远端监测系统,以测量导电器运动、坝体移位甚至张力。 这些系统在振动水平超过阈值时提供实时警报,从而能够进行预测维护和降低意外故障的风险。

更换和升级

随着输电线路的老化,原有的坝顶可能会因导电机僵硬性或环境条件的变化而退化或变得不太有效。 升级到更频段覆盖的现代坝顶或安装更多设备可以恢复性能。 公用事业还应当考虑在提升线路或增加电流能力时,用更新的、更坚固的设计取代现有的空间坝顶。

结论

控制电力输送线的振动是维持电力基础设施可靠性和安全性的一个复杂但必不可少的做法。 爱奥廉振动、飞跃和钟声引发的振荡需要具体的缓解战略,从调制坝和航天坝到气动改造和结构支持。 设计完善的振动控制计划,加上定期检查和现代监测工具,将大大减少导电疲劳、硬件故障和昂贵停电的风险。 随着对可靠电力的需求增加 — — 以及随着输电线在更具挑战性的环境中建设 — — 对经过验证的振动控制技术的投资仍将是电网抗能力的基石。

进一步阅读时,参考行业标准,如IEEE标准563 导体自印测量标准,CIGRE技术手册732 关于振动控制标准,以及[EPRI传输线参考书[],用于详细设计准则。