架空輸電線路設(shè)計(jì)輸電線路舞動(dòng)分析研究

宋英濤

摘要：我國是架空輸電線路舞動(dòng)多發(fā)區(qū)，輸電線路舞動(dòng)會(huì)導(dǎo)致安全事故頻發(fā)，對(duì)人們的生命與財(cái)產(chǎn)安全造成危害，在此基礎(chǔ)之上，相關(guān)企業(yè)必須要對(duì)造成線路舞動(dòng)的情況進(jìn)行深入的剖析并尋找有效的措施加以改善，這樣才能夠盡可能的保障架空輸電線路的運(yùn)行穩(wěn)定性?；诖?，下文將對(duì)架空輸電線路舞動(dòng)情況展開詳細(xì)的探究。

關(guān)鍵詞：架空輸電線;線路設(shè)計(jì);線路舞動(dòng)

1輸電線路舞動(dòng)原理

輸電線路舞動(dòng)不同于一般的振動(dòng)現(xiàn)象，而是受到風(fēng)速的影響發(fā)生一種運(yùn)動(dòng)軌跡的變化，其具有低頻率、大振幅等特點(diǎn)。舞動(dòng)故障出現(xiàn)與風(fēng)速、風(fēng)向、輸電線路自身結(jié)構(gòu)等都有關(guān)系。架空輸電線路通常處于靜載負(fù)荷狀態(tài)，而舞動(dòng)故障發(fā)生的時(shí)候形成動(dòng)荷載，對(duì)塔桿掛線等都有影響，從而對(duì)線路造成損壞。其次，塔桿建設(shè)中，線路舞動(dòng)下轉(zhuǎn)角角度與設(shè)計(jì)存在較大出入，橫擔(dān)方向承載力遠(yuǎn)大于塔桿所能承受的范圍，這樣就會(huì)造成塔桿失去平衡或損壞。從目前來看輸電線路舞動(dòng)所造成的跳閘、停運(yùn)、變電站失壓等問題都是我們會(huì)面臨的考驗(yàn)，這不僅影響人們的正常用電，還會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生一定影響。在用電負(fù)荷日益增漲的情況下，電力企業(yè)應(yīng)該著手研究輸電線路舞動(dòng)的防治措施，努力解決舞動(dòng)現(xiàn)象所造成的不利影響。

2架空輸電線路舞動(dòng)原因分析

通常，架空輸電線路導(dǎo)線振動(dòng)的頻率會(huì)保持在0.1～0.3Hz，振動(dòng)的幅度最大也能夠達(dá)到10m以上。舞動(dòng)故障的幅度大小，一般會(huì)受到外在因素的影響，這些因素主要包括有：（1）輸電線路上覆冰的多少;（2）風(fēng)對(duì)輸電線路產(chǎn)生的激勵(lì)效應(yīng);（3）輸電線路本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)。對(duì)于輸電線路的舞動(dòng)故障，其產(chǎn)生以及變化都具有一定的規(guī)律性。由于一旦發(fā)生輸電線路的舞動(dòng)故障，就必然會(huì)對(duì)整個(gè)輸電線路產(chǎn)生巨大的影響，因此在對(duì)輸電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要能夠考慮到舞動(dòng)故障可能會(huì)帶來的影響，要能夠采用新型的線路設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

與傳統(tǒng)的單線回路設(shè)計(jì)相比較，新型的線路設(shè)計(jì)方法具有較強(qiáng)的抗舞動(dòng)能力，但是如果環(huán)境影響因素較強(qiáng)，依然需要采用人工預(yù)防處理的方式來加以干預(yù)。在新型線路設(shè)計(jì)下，導(dǎo)致舞動(dòng)故障繼續(xù)出現(xiàn)的原因有：（1）新型輸電線路的架設(shè)高度相對(duì)比較大;（2）新型導(dǎo)線的截面面積也比較大;（3）新型輸電線路中采用的導(dǎo)線還存在一定數(shù)量的分裂導(dǎo)線，在風(fēng)荷載的作用下非常容易出現(xiàn)舞動(dòng)故障，如果線體是按照垂直方向進(jìn)行舞動(dòng)的，則會(huì)產(chǎn)生非常大的弧垂。

3架空輸電線路舞動(dòng)所造成的危害

導(dǎo)線舞動(dòng)造成最嚴(yán)重的危害是導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與地線碰線而引起的閃絡(luò)，造成跳閘甚至燒壞電線。水平排列的導(dǎo)線一般互相碰線的可能性較少，但若線間距離偏小，導(dǎo)線舞動(dòng)的同時(shí)又出現(xiàn)不同步擺動(dòng)則有可能引起相間短路閃絡(luò)。前蘇聯(lián)對(duì)運(yùn)行線路的觀察，證實(shí)了線路在電線舞動(dòng)時(shí)發(fā)生多次跳閘，并在舞動(dòng)結(jié)束前不可能合閘，也查到因舞動(dòng)閃絡(luò)被燒壞的電線。另外，發(fā)生損壞較多的是線路金具，特別是相分裂線路因?qū)Ь€與導(dǎo)線、導(dǎo)線與連接件碰撞而引起金具損傷、夾具松馳，導(dǎo)致導(dǎo)線磨損。在導(dǎo)線懸掛點(diǎn)處會(huì)因舞動(dòng)承受扭轉(zhuǎn)、彎曲及擠壓等過應(yīng)力而發(fā)生電線鼓燈籠、電線伸長使弧垂增大。過大的彎曲應(yīng)力與強(qiáng)烈舞動(dòng)的扭矩聯(lián)合作用會(huì)使護(hù)線條、導(dǎo)線線股疲勞斷裂。

4輸電線路舞動(dòng)的防治措施分析

4.1防舞裝置選擇原則

隨著運(yùn)行監(jiān)測(cè)手段的不斷發(fā)展，對(duì)輸電線路故障的記錄和分析也有了改進(jìn)提升，對(duì)不同原因引起的輸電線路故障更容易區(qū)分。其中由舞動(dòng)導(dǎo)致線路故障的記錄越來越詳細(xì)，包括舞動(dòng)發(fā)生的區(qū)域、線路電壓等級(jí)、路徑走向、地形條件等，根據(jù)分析記錄得到的結(jié)果研制出具有不同特性、適用不同線路的多種防舞裝置?，F(xiàn)行防舞措施主要包括三類：根據(jù)氣象及地形條件，避開易于形成線路舞動(dòng)的覆冰區(qū)域;從桿塔塔頭布置、金具選型、導(dǎo)地線選擇等方面考慮，加強(qiáng)線路抵抗舞動(dòng)的能力;通過加裝附件，改變?cè)芯€路的設(shè)計(jì)條件，根據(jù)線路所經(jīng)區(qū)域和自身特點(diǎn)，差異化加裝各種防舞裝置，從而抑制舞動(dòng)的發(fā)生。防舞裝置主要包括相間間隔棒、線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、雙擺防舞器、動(dòng)力減振器、失諧擺、偏心重錘等，對(duì)線路舞動(dòng)有抑制作用。

4.2采用舞動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)來進(jìn)行有效的防治

隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的人開始意識(shí)到舞動(dòng)故障的危害性，并且也開展采用措施來對(duì)舞動(dòng)故障進(jìn)行預(yù)防與處理。各個(gè)部門都加大了對(duì)舞動(dòng)故障的研究力度，也結(jié)合實(shí)際情況突出了相應(yīng)的理論策略，但是理論僅僅是停留在書面上，與實(shí)際運(yùn)用之間還存在非常大的差別，是現(xiàn)階段舞動(dòng)故障仍然無法得到完全控制的主要原因。所以，為了能夠?qū)€路舞動(dòng)進(jìn)行更好的處理與管理，要能夠?qū)⑾嚓P(guān)的理論知識(shí)向著具體技術(shù)的方向轉(zhuǎn)變，加大對(duì)技術(shù)措施的研究力度，并以此來達(dá)到有效防治的目的?，F(xiàn)階段，通過舞動(dòng)試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)芸蛰旊娋€路的舞動(dòng)故障進(jìn)行仿真模擬，并對(duì)相關(guān)的試驗(yàn)方法進(jìn)行靈活的運(yùn)用，在模擬的過程中獲得防舞設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破。

4.3完善輸電線路運(yùn)行的維護(hù)工作

周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、氣象變化等情況對(duì)于導(dǎo)線影響巨大，因此相關(guān)企業(yè)部門在線路巡視與故障管理上要尤其注意，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，開展動(dòng)態(tài)巡視管理，做好日常檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中存在的線路舞動(dòng)現(xiàn)象。加強(qiáng)正常供電設(shè)備的巡視工作，在故障出現(xiàn)后，要第一時(shí)間找出故障發(fā)生區(qū)進(jìn)行處理。同時(shí)，針對(duì)舞動(dòng)故障加強(qiáng)舞動(dòng)裝置的防護(hù)，利用無人機(jī)、望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備進(jìn)行巡視檢查，確保傳輸質(zhì)量以及整個(gè)架空輸電線路的安全運(yùn)行，提高整體的服務(wù)水平。

4.4避開覆冰區(qū)域，調(diào)整線路

架空輸電線路出現(xiàn)舞動(dòng)主要是由風(fēng)速和風(fēng)向等構(gòu)成的，當(dāng)風(fēng)速大于10m/s，溫度為-5～0℃的時(shí)候，舞動(dòng)故障出現(xiàn)的頻率較高。從風(fēng)向的角度來看，當(dāng)處于寒冷冰凍季節(jié)的情況，風(fēng)向與輸電線路軸線之間大于45°夾角，這種情況下所產(chǎn)生的舞動(dòng)頻率較高。夾角變小時(shí)，舞動(dòng)故障發(fā)生的頻率也會(huì)下降。在架空輸電線路設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)風(fēng)向和冰凍的問題應(yīng)該給予重視，盡可能避開這些不利因素的影響，將輸電線路與冬季風(fēng)之間的夾角控制在最低，提高橫擔(dān)與桿塔的承載能力，并且加強(qiáng)金具的防震性能，切實(shí)提高舞動(dòng)故障的防治水平。

4.5架空輸電線路舞動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)

大量的調(diào)查分析結(jié)果表明，近年來我國冬季輸電線路導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)屬于典型的線路覆冰舞動(dòng)，其發(fā)生的條件、導(dǎo)線舞動(dòng)的表現(xiàn)形式以及導(dǎo)線舞動(dòng)所引發(fā)的故障與以往的舞動(dòng)情況基本一致。但與以往的導(dǎo)線舞動(dòng)情況相比較，近期的導(dǎo)線舞動(dòng)也呈現(xiàn)出了一些新的發(fā)展趨勢(shì)：（1）導(dǎo)線舞動(dòng)發(fā)生的范圍在擴(kuò)大，頻率在增高，遍及全國多數(shù)省份，涉及各個(gè)電壓等級(jí)的輸配電線路，甚至于通訊線路也觀察到了舞動(dòng)現(xiàn)象;（2）導(dǎo)線舞動(dòng)持續(xù)時(shí)間長，強(qiáng)度大，如500kV姚孟電廠～邵陵變線路（位于河南省境內(nèi)的輸電線路）強(qiáng)烈舞動(dòng)事故，持續(xù)時(shí)間長達(dá)60小時(shí)，造成該線路發(fā)生5基鐵塔倒塔的嚴(yán)重后果;（3）導(dǎo)線舞動(dòng)事故頻發(fā)，促使我國電網(wǎng)災(zāi)害應(yīng)急機(jī)制的建立。

5結(jié)束語

總而言之，架空輸電線路舞動(dòng)故障產(chǎn)生的范圍及影響較大，找出產(chǎn)生問題的原因，并采取有效的防治措施是當(dāng)前電力企業(yè)需要重視的一個(gè)問題。雖然，我們對(duì)架空輸電線路舞動(dòng)故障的防治措施有很多種，但還是需要結(jié)合實(shí)際情況合理選擇。對(duì)常見的舞動(dòng)故障，在處理的過程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)工作的有序進(jìn)行奠定良好的基礎(chǔ)保障。

參考文獻(xiàn)

[1]竇婷婷，李子揚(yáng)，陳仁剛，馬芳.架空輸電線路防舞設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題探討[J].山東電力技術(shù)，2020，47（11）：57-61.

[2]楊天亮.架空輸電線舞動(dòng)事故及防范措施[J].山西冶金，2020，43（05）： 163-164+166.

[3]李健.架空輸電線路舞動(dòng)原理及防治方法分析[C]..中國電力企業(yè)管理創(chuàng)新實(shí)踐（2019年）.：《中國電力企業(yè)管理》雜志社，2020：839-840.