輸電線路導(dǎo)線舞動及其防治

宋文文1 楊文敬2

國網(wǎng)山東墾利縣供電公司 山東 257500

摘要：本文分析了由于輸電線路的導(dǎo)線舞動問題所導(dǎo)致的危害以及導(dǎo)線的舞動發(fā)生的具體原因，風速風向是舞動的原因之一，同時由于導(dǎo)線迎著風面導(dǎo)致的覆冰現(xiàn)象也是增加舞動的原因，所以要加強對氣象的觀測，以確定舞動容易發(fā)生的地區(qū)，做出相應(yīng)的防護措施，如增加導(dǎo)線的間隔距離，將導(dǎo)線之間加裝間隔棒，都可以有效改善導(dǎo)線的舞動問題。

關(guān)鍵詞：覆冰；導(dǎo)線；舞動

輸電線路的導(dǎo)線舞動問題是輸電領(lǐng)域中存在危害較大，難以防范的問題。我國的導(dǎo)線舞動問題主要發(fā)生在1982年后，在此期間至2002年底共發(fā)生十余次大面積的導(dǎo)線舞動問題，在華中、華北、東北地區(qū)時有發(fā)生，成了導(dǎo)線舞動問題主要的分布地區(qū)，其中長江中山口500千伏線路的大幅度跨越的導(dǎo)線舞動現(xiàn)象造成了極為嚴重的事故。遼寧是導(dǎo)線舞動的多發(fā)地區(qū)，它的面積之大，時間之長，損失之大，早在1985年，1987年，1992年，1993年，1999年等時間發(fā)生極其嚴重的導(dǎo)線舞動問題7余次。

一、導(dǎo)線舞動問題的危害

縱觀國內(nèi)多余次的導(dǎo)線舞動問題，所造成的輸電線路的損害程度各不相同，形態(tài)各異，對不同電壓等級的線路損害程度也不相同。輸電線路的舞動使主材接點和橫擔緊固螺栓松扣、磨損，甚至剪斷，嚴重影響了鐵塔的承受力。在1987年鞍山地區(qū)的導(dǎo)線舞動問題造成了董遼線、董王線等15基耐張塔螺栓脫落共計411個，導(dǎo)線間的間隔棒損壞共計7個，在17個耐張段里有的218基直線塔共有15基直線塔的羅算發(fā)生脫落現(xiàn)象，總計66個。在1993年發(fā)生的導(dǎo)線舞動現(xiàn)象使董遼線和董王線的耐張塔螺栓脫落共計267個，橫擔斜材發(fā)生脫落，共計5塊，351橫塔發(fā)生嚴重的走形，試驗所用的ZGA型水泥的桿縱向裂紋加重。由于舞動力學(xué)的作用，使內(nèi)部絕緣發(fā)生損壞，機械損傷的絕緣子鋼腳發(fā)生破裂，造成了停電現(xiàn)象。在1987年的導(dǎo)線舞動現(xiàn)象中，中山口雙絞線，雙鳳線大幅度跨越的導(dǎo)線舞動長達70多個小時之久，使得塔上的33個銷釘切斷，13個發(fā)生了嚴重移位，多處導(dǎo)線發(fā)生磨損，1988年此處又發(fā)生長達30多個小時之久的導(dǎo)線舞動問題，造成姚雙線中的導(dǎo)線掉落。舞動會使導(dǎo)線的間隔距離減小，從而發(fā)生短路現(xiàn)象，如鞍山地區(qū)1985年紅1線與遼首線兩線的放電跳閘現(xiàn)象，1987年青鞍線發(fā)生放電跳閘現(xiàn)象，1993年田營線多次發(fā)生跳閘現(xiàn)象等。舞動會增加桿塔交變應(yīng)力，使得桿塔的橫擔和塔身失去重心，從而導(dǎo)致失衡現(xiàn)象，塔材發(fā)生松動，嚴重的影響了正常的運行。1999年在遼寧發(fā)生的大面積導(dǎo)線舞動現(xiàn)象，再加上鋼筋混凝土的缺陷問題導(dǎo)致吳寶線嚴重失衡倒塔，

二、舞動的原因

導(dǎo)線舞動的原理至今為止都沒有完全得出結(jié)論，本文就防止導(dǎo)線舞動的發(fā)生尋找有效的措施展開討論，減少由于導(dǎo)線舞動所造成的不必要損失。導(dǎo)線的舞動的發(fā)生因素可分為兩點：第一，導(dǎo)線舞動的力學(xué)因素，導(dǎo)線迎著風面發(fā)生的覆冰現(xiàn)象增加，從而使導(dǎo)線的形狀發(fā)生變化，在風力的作用下，產(chǎn)生了升力與扭轉(zhuǎn)，升力和扭轉(zhuǎn)又使得導(dǎo)線產(chǎn)生較之前更為巨大的張力與反向扭轉(zhuǎn)，柔韌性極強的導(dǎo)線便發(fā)生了舞動現(xiàn)象。分裂的導(dǎo)線會造成更加嚴重的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。第二，導(dǎo)線舞動會受外界因素影響，如覆冰，風向，風力都會發(fā)生導(dǎo)線舞動現(xiàn)象。據(jù)我國統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線舞動現(xiàn)象大多數(shù)發(fā)生在秋季末期，冬季初期或者冬季末期，春季初期，2～4月，11～12月5個月為舞動現(xiàn)象的高發(fā)期，在3月和11月尤為集中。導(dǎo)線的舞動現(xiàn)象多在降雨，雨夾雪的天氣發(fā)生，氣溫多數(shù)在零上向零下變化，據(jù)統(tǒng)計，大多數(shù)溫度在2度～0度左右。

導(dǎo)線發(fā)生覆冰現(xiàn)象是產(chǎn)生的必要條件之一。一般舞動時導(dǎo)線大約有5 毫米左右發(fā)生覆冰現(xiàn)象，約占總面積的50%，偶爾大于50毫米，發(fā)生甚至50毫米的雪凇。下雨時10 kV配電線路和通訊線路偶爾會發(fā)生小幅度的舞動現(xiàn)象。風速和風向同樣也是發(fā)生舞動現(xiàn)象的必要條件。統(tǒng)計表明，舞動常常伴隨7～10 米的橫向風，即風攻角大約在60°～800左右，統(tǒng)計表明，導(dǎo)線截面與舞動無關(guān)，從50～500平方毫米都有發(fā)生，偶爾會見到進線檔架空地線發(fā)生舞動現(xiàn)象，但幅度并不大。

三、防止導(dǎo)線舞動的措施

本文對防止導(dǎo)線的舞動總結(jié)了幾點有效措施。

（一）大力開展導(dǎo)線舞動的觀測。

爭取獲取權(quán)威的數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)資料，總結(jié)出舞動現(xiàn)象極易發(fā)生的地區(qū)。1990年前后遼寧電網(wǎng)的導(dǎo)線舞動觀測及時獲取了氣象資料、導(dǎo)線舞動基礎(chǔ)資料、總結(jié)出了全省容易發(fā)生舞動現(xiàn)象的地區(qū)，并且繪制出了易發(fā)生舞動現(xiàn)象的區(qū)域圖，以便在舞動現(xiàn)象發(fā)生時有緊急的防護措施。

（二）對鐵塔的緊固方式加以改良。

對極其容易發(fā)生舞動地區(qū)的桿塔強度加以改進，使得該地區(qū)桿塔承受力變強。220～500千伏輸電線路耐張桿塔位坐落于導(dǎo)線舞動系統(tǒng)的終端，相當于一個剛性阻尼器，舞動的力度受橫擔的影響，所承受的變應(yīng)力達到最大，緊固件極其容易發(fā)生松扣現(xiàn)象或經(jīng)受鋼材經(jīng)運動所受到的剪切力。所以應(yīng)該大力加強易舞動地區(qū)的耐張塔螺栓和塔桿的強度，必要時應(yīng)采用高強度螺栓。對于桿塔節(jié)點上的螺栓來說，尤其是要對橫擔螺栓采取防松措施，這種措施曾經(jīng)在500千伏的董遼線舞動現(xiàn)象發(fā)生時起到了有效的作用。由于66千伏耐張塔荷載較小，塔的高度相對較矮，所以出現(xiàn)此類問題的概率相對不大。

（三）加大導(dǎo)線之間間隔距離。

對易發(fā)生舞動現(xiàn)象的地區(qū)線路，尤其是小于220千伏的直線桿塔，首先應(yīng)該在設(shè)計時加大導(dǎo)線之間的間隔距離，其中包括導(dǎo)線間的垂直距離和水平偏移距離。雖然并不能避免導(dǎo)線舞動現(xiàn)象的發(fā)生，但是相對可以避免由于導(dǎo)線舞動現(xiàn)象所造成的短路問題。例如大連新明左右線在1997年將易舞段原60千伏塔更換成為110千伏鐵塔，垂直間距由原來的2.5米改成了3.5米，偏移距離由原來的0.5米改成了1米，投運后并沒有發(fā)生導(dǎo)線舞動現(xiàn)象。66千伏連周線17～18鼓型塔三相間的垂直距離由原來的2米改成了上中橫擔3.4米，中下橫擔2.5米，都沒有再發(fā)生導(dǎo)線舞動現(xiàn)象。其次是使用氣流干擾線，利用破壞導(dǎo)線覆冰后的力學(xué)特征，改變導(dǎo)線的受力條件，以其阻尼性能抑制導(dǎo)線發(fā)生舞動。此類做法不需要改變導(dǎo)線和桿塔的相對受力面積，投資相對較小，效果較為顯著，但要考慮線路的導(dǎo)線直徑、檔距和舞動波數(shù)，并且需要單獨設(shè)計，有一定的局限性。例如在1993年鞍山66千伏鞍靈線43～44、52～53中相導(dǎo)線中配備了干擾線，導(dǎo)線舞動時加裝集中防振錘的對照相發(fā)生了舞動，而配備干擾線的則沒有發(fā)生舞動，在66千伏線路上加裝絕緣相間間隔棒，可以有效的防止舞動時發(fā)生短路的現(xiàn)象，例如盤錦田大線、大連岔瓦東線17～18加裝間隔棒后效果顯著。適當調(diào)節(jié)導(dǎo)線松弛度也可以有效防止導(dǎo)線舞動，例如盤錦電業(yè)局在設(shè)計允許的條件下將發(fā)生舞動地區(qū)的松弛度收緊2.5%，下線弛度放松2.5%～5%，中線不發(fā)生任何改變，計劃施行后沒有發(fā)生導(dǎo)線舞動。對新的線路改用雙絞線導(dǎo)線，不僅提高了輸電能力，而且其阻尼特性還可以利用破壞導(dǎo)線覆冰后的力學(xué)特征，防止發(fā)生舞動現(xiàn)象。

結(jié)語

在一定的風速，風力以及導(dǎo)線覆冰的條件下，都會發(fā)生導(dǎo)線舞動現(xiàn)象，應(yīng)該加強對天氣的觀測，以確定舞動現(xiàn)象發(fā)生的地區(qū)，并在該地區(qū)采取有效的防護措施，避免導(dǎo)線舞動現(xiàn)象的發(fā)生。可以通過加裝相間絕緣間隔棒來防止導(dǎo)線舞動，也可以依照檔距的不同而加裝防振錘以防止導(dǎo)線舞動。在線路易發(fā)生舞動區(qū)域利用檢測的手段有效防止舞動現(xiàn)象的發(fā)生，并且記錄數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，為以后更好的防止舞動現(xiàn)象打下良好的基礎(chǔ)。

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