《GB51096風力發電場設計規范》自頒發并實施已將近三年,主要內容包括:風能資源及發電量計算、電力系統、風力發電機組、電氣、輔助及附屬設施、建筑結構、環境保護與水土保持、消防、海上風電場等等章節,內容多但精煉,條文雜但精簡,鑒于部分從業人員對本規范部分條文不甚了了,筆者不才,根據多年工作設計經驗,愿就所知,以表己見,如有不當,煩請指正。
2、平均運行應力的限制
架空線路上電線受風的作用經常出現的是均勻低風速下的微風振動,振動頻率3~150HZ,其風速范圍為0.5m/s~10m/s,持續時間高達數小時。產生振動的主因是在均勻微風作用下,在電線下風側發生周期性的卡門渦流激起電線上下振動,從因是電線運行應力過大(消耗振動功率?。╇娋€自阻尼性能差,檔距長等。電線微風振動的危害:電線疲勞斷股,損壞絕緣子和金具,振松緊固螺栓、磨損電線等。防護措施:安裝防振裝置,降低電線運行應力,改善線夾性能,使用自阻尼號的電線等。
為了防止電線振動的危害,就需要對電線的平均運行應力有一個限制。導線或地線平均運行張力上限及防振措施應符合下表2示:
表2:導線或地線平均運行張力上限及防振措施
3、護線條簡介
護線條的主要作用是增加線夾出口附近的電線剛度和分擔導線張力,減少彎曲應力及線夾處收到的擠壓應力和磨損、卡傷等,并使導線在懸垂線夾中的應力集中現象得以改善,導線振動時可使導線收到的動彎應力減少20%至50%。護線條的減振效果不如防振錘顯著,故在振動強烈及平均運行應力高的地區線路上,不能單獨使用護線條。護線條見下圖。
4、防振錘
架空電力線路受風、冰、低溫等氣象條件的作用,使線路產生振動和動舞。振動頻率較高而振幅很小,風振動使架空線在懸點處反復被拗折,引起材料疲勞,最后導致斷股、斷線事故。舞動的頻率很低,而振幅卻很大,很容易引起相間閃絡,造成線路跳閘、停電或燒傷導線等嚴重事故。防震錘只是一段鐵棒。一般懸掛在導線線夾的附近,當導線發生振動時,防振錘也上下運動,產生一個與導線振動不同步甚至相反的作用力,可大大減少導線的振動能量。
安裝防振錘是要注意選擇防振錘的型號、安裝位置和安裝的數量。如果選擇的防振錘的型號不當、安裝位置不對和安裝的數量過多或過少,就不但起不到防振錘的作用,甚至適得其反。
(1)、防振錘過重會使該處架空導線出現“死點”發生斷股;
(2)、防振錘過輕不僅不能抑制架空導線的振動,還將導致防振錘自身的破壞;
(3)、位置不當,就不能充分發揮防振錘的作用,達不到減輕導線振動的目的。
防振錘的組成:
錘頭:一定質量的重錘(鑄鐵件或HT100灰鑄鐵件)
鋼絞線:具有較高彈性、高強度(抗拉強度不低于1100MPa)的熱鍍鋅鋼絞線
線夾:鋼制線夾
某型號防振錘如下圖:
某風場35KV中壓線路實例見下圖:
防振錘安裝距離的決定原則:
防振錘應安裝在靠近振動波的波腹處,才能使防振錘上下滯后振動及錘頭回轉的幅度加大,從而最大限度的消耗電線振動能量。然而電線振動的頻率是在一個頻帶范圍內變化的。一般在3至60Hz振動較為嚴重,在更高頻段由于電線自阻尼作用的顯著增大,不會造成危險振動。而在低頻情況下,電線的自阻尼作用減弱,防振錘的頻率特性也較差,往往是防振設計的危險頻段。如果沒有取得電線振動的實際密集頻率范圍,可根據線路引起振動風速的上限及下限值(一般平坦開闊地區的振動下限風速取0.5m/s;而上限取5~6m/s;按下式計算出頻率振動范圍。
fw=Kv/d
fw-風的沖擊頻率,Hz;
v-垂直于電線的風速,m/s;
d-電線的直徑,mm;
K-系數,與雷諾數有關,一般取200。按下式算出振動的最大、最小半波長,選擇能保護該振動頻率范圍的防振錘,計算出防振錘的安裝位置,使之在最大及最小波長范圍內均能起到防振作用。
第一個防振錘距線夾出口的距離可按下式粗算:
d-電線的直徑
Vm-振動風速的上限值
Tav-線路平均運行應力
m-線路單位長度質量