輸電電路舞動原因分析及對策

謝強(qiáng)

（重慶市電力公司市區(qū)供電局，重慶 400030）

在冬季，當(dāng)水平方向的風(fēng)吹到因覆冰而變?yōu)榉菆A截面的導(dǎo)線上時，將產(chǎn)生一定的空氣動力，此會誘發(fā)導(dǎo)線產(chǎn)生電導(dǎo)線舞動是一種低頻(約為0.1-3Hz)、大振幅(約為輸電線直徑的5-300倍)的自激振動，多發(fā)生在每年春、冬兩季。導(dǎo)線舞動的危害很大，極易引起線路的相間閃絡(luò)、金具的損壞，造成線路跳閘停電或引起輸電線燒傷、輸電線折斷、倒塔等嚴(yán)重事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會影響，是影響輸電線路運行的重大安全隱患。

1 線路舞動條件

1.1 線路舞動與否與特殊的地理條件、特殊的氣象條件和線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)三個因素緊密相關(guān)。在同樣的地理與氣象條件下，不同電壓等級的線路舞動與否及舞動強(qiáng)度差別巨大;而在不同的地理或氣象條件現(xiàn)，同等級的線路也不一定都發(fā)生舞動。

1.2 氣象條件。對于導(dǎo)線舞動來說，冰風(fēng)因素是主要的激勵源，具有關(guān)鍵的作用。它們的產(chǎn)生及其形態(tài)不僅與氣象因素密切相關(guān) ，而且，它們彼此又相互影響。

1.3 線路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)也是形成舞動的原因，許多國內(nèi)外的觀測資料表明，在同樣的地理與氣象條件下，分裂導(dǎo)線比單導(dǎo)線容易舞動。單導(dǎo)線線覆冰時，由于扭轉(zhuǎn)剛度小，在偏心覆冰作用下導(dǎo)線易發(fā)生很大扭轉(zhuǎn)，使覆冰接近圓形；而分裂導(dǎo)線覆冰時，由于間隔棒的作用，每根子導(dǎo)線的相對扭轉(zhuǎn)剛度比單導(dǎo)線大得多，在偏心覆冰作用下，導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)極其微小，不能阻止導(dǎo)線覆冰的不對稱性，導(dǎo)線覆冰易形成翼形斷面。因此，對于分裂導(dǎo)線，由風(fēng)激勵產(chǎn)生的升力和扭矩遠(yuǎn)大于單導(dǎo)線。

2 輸電線路覆冰舞動治理的對策

2.1 防舞措施的分類

鑒于輸電線路舞動主要是由于三個方面的因素所形成的，即覆冰及其截面形狀；風(fēng)速及其方向；線路系統(tǒng)的自身參數(shù)。與此相應(yīng)，防舞的措施也將是根據(jù)這幾個方面有針對性地進(jìn)行?，F(xiàn)行的防舞措施，大體可以分為三類：從氣象條件考慮，避開易于形成舞動的覆冰區(qū)域與線路走向，即避舞措施；從機(jī)械與電氣的角度，提高線路系統(tǒng)抵抗舞動的能力，即抗舞措施；從改變與調(diào)整導(dǎo)線系統(tǒng)的參數(shù)出發(fā)，采取各種防舞裝置與措施，抑制舞動的發(fā)生，即抑舞措施。

2.2 常用防舞措施

安裝間隔棒，在大電流溶冰，在導(dǎo)線中通過大電流將冰溶化，以消除致舞的不穩(wěn)定因素。該方法技術(shù)復(fù)雜，費用昂貴，不便采用。

相間間隔棒，就是在相間或回路間用絕緣棒進(jìn)行機(jī)械連接，制約導(dǎo)線的舞動，其固定處將成為波節(jié)，使舞動成為多個半波的模式使振幅變小，達(dá)到防止導(dǎo)線間路的目的。

安裝擾流器，擾流器可以改變導(dǎo)線在氣流中所受到的氣動力。一般的擾流防舞器是利用某種特制的線纏繞在導(dǎo)線上，使得導(dǎo)線與擾流線合成體的各個截面的形狀都彼此不同，即使在覆冰后也仍然如此。這樣，各個截面上的空氣動力（升力、阻力與扭矩）就會互不相同，相互干擾與抵消，從而達(dá)到抑制舞動的目的。

3 線路防舞措施的制定

由于舞動的形成主要取決于三個因素，即覆冰、風(fēng)激勵和線路的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，因此，運行線路主要通過改變線路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)達(dá)到防舞動治理的目的。

3.1 單回水平排列線路治理方案：單回水平排列的線路，由于導(dǎo)線上下舞動，相間間隔棒無法形成牽制作用，因此采用線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒加雙擺防舞器方式。線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒代替現(xiàn)在的子導(dǎo)線間隔棒，可以使導(dǎo)線有一定的自由轉(zhuǎn)動幅度，提高覆冰的均勻性；其結(jié)構(gòu)特點是：部分線夾為普通固定線夾，部分線夾為回轉(zhuǎn)線夾，回轉(zhuǎn)線夾可轉(zhuǎn)動角度范圍為0～174°，可與普通固定線夾互換。雙擺防舞器增加導(dǎo)線的壓重，破壞形成共振的諧振條件。線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒的次檔距布置應(yīng)遵循以下原則：

最大次檔距不大于50m，最小次檔距不大于25m，平均次檔距取45m左右，并采取不等距、不對稱的布置方式。

3.2 同塔雙回垂直排列線路治理方案。同塔雙回垂直排列線路，采用相間間隔棒預(yù)防覆冰舞動。相間間隔棒可將電力線路中的各相導(dǎo)線機(jī)械地連接起來，使各導(dǎo)線的運動相互制約。研究表明，相間間隔棒抑制導(dǎo)線舞動的機(jī)理在于其拉力（而非支撐力）的牽制作用，使各相導(dǎo)線的不同期強(qiáng)迫振動載荷（不均勻覆冰的空氣動力提供）相互平衡抵消，從而抑制導(dǎo)線舞動。

3.3 鐵塔螺栓緊固，同時對治理區(qū)段的耐張塔進(jìn)行全部緊固。

3.4 易覆冰舞動區(qū)段的確定。舞動的形成主要取決于三個因素，即覆冰、風(fēng)激勵和線路的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。因此，治理措施應(yīng)主要針對線路的“易覆冰舞動區(qū)段”。易覆冰舞動區(qū)段的確定，主要根據(jù)運行經(jīng)驗、氣象部門的歷史觀測資料、對沿線現(xiàn)有輸電線路及通信線路的覆冰及運行情況進(jìn)行調(diào)查等。

4 氣象及舞動監(jiān)測系統(tǒng)

為及時掌握氣象信息和線路舞動的相關(guān)數(shù)據(jù)，對調(diào)度應(yīng)急處理、事故搶修、防舞動綜合治理都是非常有利的，同時也是智能電網(wǎng)實施的一項重要內(nèi)容。

建立了氣象及線路舞動實時監(jiān)測系統(tǒng)。

4.1 氣象實時監(jiān)測系統(tǒng)

在500kV變電站建立小型氣象監(jiān)測站，實時監(jiān)測風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓、雨雪等氣象指標(biāo)，氣象數(shù)據(jù)具備統(tǒng)計、分析和歷史存儲功能。

4.2 線路舞動在線監(jiān)測系統(tǒng)。在500kV線加裝線路舞動在線監(jiān)

測系統(tǒng)。該系統(tǒng)是今年全國電網(wǎng)遭受大范圍舞動后的一個新研究課題，基本原理是采用附著在導(dǎo)線上的加速度傳感器實時監(jiān)測線路的舞動情況，一個檔距內(nèi)安裝7個傳感器便可描繪出導(dǎo)線的完整的舞動軌跡（波幅、波長、頻率），并在桿塔上安裝小型氣象監(jiān)測站，數(shù)據(jù)通過安裝在鐵塔的點對點微波裝置傳送至附近變電站，然后通過變電站的光纖通道傳送至省調(diào)、應(yīng)急中心和運行單位。該系統(tǒng)實現(xiàn)導(dǎo)線舞動的定量監(jiān)測，對電網(wǎng)的應(yīng)急處理和防舞動治理改造提供數(shù)據(jù)。

5 總結(jié)

加強(qiáng)輸電線路舞動及防治工作研究。舞動發(fā)生具有一定的偶然性，而且概率較低，往往會被人們忽視。但偶然之中存在必然性，只要具備了起舞的三個條件，舞動的發(fā)生就是必然的。2010年前山東電網(wǎng)鮮有輸電線路舞動記錄，但2010年年初兩次大范圍舞動為輸電防舞治理工作敲響了警鐘；說明在相當(dāng)大的區(qū)域范圍內(nèi)存在導(dǎo)線舞動的可能性，由于舞動的巨大破壞性，因此應(yīng)對舞動研究與防治給予足夠的重視。防治工作方式轉(zhuǎn)變。500kV輸電線路舞動問題的研究與防治必須與設(shè)計、生產(chǎn)、運行部門相結(jié)合，對新建、在運行、已舞動線路分別進(jìn)行防治，將災(zāi)害減少到最低。同時積累舞動防治的經(jīng)驗，在實踐中不斷完善舞動防治方法。同時，必須轉(zhuǎn)變觀念，將單純被動的“治理”改為“預(yù)防為主，防、治結(jié)合”的主動工作方法。加強(qiáng)輸電線路舞動觀測和實時監(jiān)測。

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