《GB51096风力发电场设计规范》自颁发并实施已将近三年,主要内容包括:风能资源及发电量计算、电力系统、风力发电机组、电气、辅助及附属设施、建筑结构、环境保护与水土保持、消防、海上风电场等等章节,内容多但精炼,条文杂但精简,鉴于部分从业人员对本规范部分条文不甚了了,笔者不才,根据多年工作设计经验,愿就所知,以表己见,如有不当,烦请指正。
2、平均运行应力的限制
架空线路上电线受风的作用经常出现的是均匀低风速下的微风振动,振动频率3~150HZ,其风速范围为0.5m/s~10m/s,持续时间高达数小时。产生振动的主因是在均匀微风作用下,在电线下风侧发生周期性的卡门涡流激起电线上下振动,从因是电线运行应力过大(消耗振动功率小)电线自阻尼性能差,档距长等。电线微风振动的危害:电线疲劳断股,损坏绝缘子和金具,振松紧固螺栓、磨损电线等。防护措施:安装防振装置,降低电线运行应力,改善线夹性能,使用自阻尼号的电线等。
为了防止电线振动的危害,就需要对电线的平均运行应力有一个限制。导线或地线平均运行张力上限及防振措施应符合下表2示:
表2:导线或地线平均运行张力上限及防振措施
3、护线条简介
护线条的主要作用是增加线夹出口附近的电线刚度和分担导线张力,减少弯曲应力及线夹处收到的挤压应力和磨损、卡伤等,并使导线在悬垂线夹中的应力集中现象得以改善,导线振动时可使导线收到的动弯应力减少20%至50%。护线条的减振效果不如防振锤显著,故在振动强烈及平均运行应力高的地区线路上,不能单独使用护线条。护线条见下图。
4、防振锤
架空电力线路受风、冰、低温等气象条件的作用,使线路产生振动和动舞。振动频率较高而振幅很小,风振动使架空线在悬点处反复被拗折,引起材料疲劳,最后导致断股、断线事故。舞动的频率很低,而振幅却很大,很容易引起相间闪络,造成线路跳闸、停电或烧伤导线等严重事故。防震锤只是一段铁棒。一般悬挂在导线线夹的附近,当导线发生振动时,防振锤也上下运动,产生一个与导线振动不同步甚至相反的作用力,可大大减少导线的振动能量。
安装防振锤是要注意选择防振锤的型号、安装位置和安装的数量。如果选择的防振锤的型号不当、安装位置不对和安装的数量过多或过少,就不但起不到防振锤的作用,甚至适得其反。
(1)、防振锤过重会使该处架空导线出现“死点”发生断股;
(2)、防振锤过轻不仅不能抑制架空导线的振动,还将导致防振锤自身的破坏;
(3)、位置不当,就不能充分发挥防振锤的作用,达不到减轻导线振动的目的。
防振锤的组成:
锤头:一定质量的重锤(铸铁件或HT100灰铸铁件)
钢绞线:具有较高弹性、高强度(抗拉强度不低于1100MPa)的热镀锌钢绞线
线夹:钢制线夹
某型号防振锤如下图:
某风场35KV中压线路实例见下图:
防振锤安装距离的决定原则:
防振锤应安装在靠近振动波的波腹处,才能使防振锤上下滞后振动及锤头回转的幅度加大,从而最大限度的消耗电线振动能量。然而电线振动的频率是在一个频带范围内变化的。一般在3至60Hz振动较为严重,在更高频段由于电线自阻尼作用的显著增大,不会造成危险振动。而在低频情况下,电线的自阻尼作用减弱,防振锤的频率特性也较差,往往是防振设计的危险频段。如果没有取得电线振动的实际密集频率范围,可根据线路引起振动风速的上限及下限值(一般平坦开阔地区的振动下限风速取0.5m/s;而上限取5~6m/s;按下式计算出频率振动范围。
fw=Kv/d
fw-风的冲击频率,Hz;
v-垂直于电线的风速,m/s;
d-电线的直径,mm;
K-系数,与雷诺数有关,一般取200。按下式算出振动的最大、最小半波长,选择能保护该振动频率范围的防振锤,计算出防振锤的安装位置,使之在最大及最小波长范围内均能起到防振作用。
第一个防振锤距线夹出口的距离可按下式粗算:
d-电线的直径
Vm-振动风速的上限值
Tav-线路平均运行应力
m-线路单位长度质量