試論輸電線路舞動分析及解決措施

楊慶　吳建軍

摘 要：惡劣的氣候條件對架設與自然環境中的輸電線路有一定影響，如輸電線路在冰雪、風霜等惡劣天氣的影響下會出現舞動現象，近年來惡劣氣象頻發，導線舞動引發的災害概率大幅度提升，如出現線路跳閘、損壞電力設備，導致大面積停電事故的發生，嚴重影響輸電線路安全與穩定。該文詳細分析了我國近年來輸電線路舞動跳閘事故情況，指出該現象發生的原因與特點，在此基礎上提出相應的解決措施，望對有效減少輸電線路舞動現象的發生有所參考價值。

關鍵詞：輸電線路 舞動 原因分析 解決措施

中圖分類號：TM751 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（c）-0029-02

惡劣天氣情況易導致架空輸電線路出現舞動現象，嚴重的舞動對輸電線路具有危害性，例如發生閃絡、跳閘，損壞金具及絕緣子，桿塔螺栓松動導致倒塔等，這些都會引發嚴重的電力事故。舞動問題在本質上為非線性動力學問題，加之各種復雜的隨機因素作用，徹底治理難度很大，是架空輸電線路機械力學領域公認的世界性難題。隨著我國電網建設的發展，近年來我國架空輸電線路舞動事故發生的頻率和強度明顯增加，舞動已成為當前我國威脅線路安全的最主要因素之一，電網安全運行面臨著新的挑戰。輸電線路舞動原因復雜、防治難度大、破壞力強，因此其治理工作具有一定難度。為建設統一、堅強、智能電網，提高電網運行的安全穩定性，加深對輸電線路舞動的研究極為關鍵。

1 輸電線路舞動特點及原因分析

1.1 舞動特點分析

1.1.1 舞動范圍大、頻率高

輸電線路舞動故障目前已經遍及到大多數地區，舞動故障通常發生在寒冷的冬季，例如大風降溫、冰凍雨雪等極端的天氣里，舞動故障率極高，且涉及到10～500 KV各個電壓等級的輸電線路，舞動故障已經不是局部地區發生的小概率事件，一旦氣候條件滿足相關要求時，各區域、各電壓等級的輸電線路都極有可能出現舞動故障。

1.1.2 輸電線路損失嚴重

輸電線路舞動現場不僅僅會引發電氣故障，還會導致螺栓出現脫落或松動、損壞金具或絕緣子，線路出現斷線或斷股等嚴重的故障。據數據分析發現，在輸電線路舞動過程中，會導致線路出現三百多次跳閘故障，引發一百多次機械故障。在發生跳閘故障的線路中，單相跳閘故障線路所占比例為34.8%，相間故障所占比例為71.6%，導線斷股故障所占比重為8.7%，金具損壞故障所占比重為5.9%，桿塔結構損傷故障所占比例為4.2%。

1.1.3 新型線路抵御性能差

在輸電線路舞動故障中，新型線路與普通線路相比，在相同的氣候條件及地貌條件下，新型線路更加容易受到舞動的影響，一旦出現舞動，也更易出現跳閘故障、機械故障。近年來的分析發現，同塔雙回線路發生舞動現象的頻率最高，單回線路舞動頻率遠高于緊湊型線路。

1.2 舞動故障原因分析

輸電線路舞動故障的發生與風速、風向、流態、線路結構及參數等因素密切相關。其原因主要表現在以下幾個方面：第一，目前各電壓等級輸電線路設計規程中沒有明確標識出線路舞動的防治技術措施，更沒有明確劃分出易舞區段，這就導致后期防舞措施的實施。第二，線路設計荷載一般為靜載負荷，而輸電線路在舞動過程中，會出現較大的動載荷，舞動會增加桿塔橫擔掛線等部位的承受荷載超出設計荷載，從而會導致橫擔及鐵塔螺栓等遭受破壞。第三，在設計桿塔的過程中，風荷載方向及線路轉角度數是固定的。而輸電線路的舞動方向存在隨意性，因此線路的轉向度數極有可能超出設計值，從而導致橫擔方向力超出桿塔設計承載力，最終導致橫擔失穩或發生損壞。

2 輸電線路舞動的解決措施

2.1 抗舞措施

抗舞措施的特征是：不會破壞舞動條件，而通過提高線路電氣及機械強度有效減少輸電線路舞動現象的出現，確保電力設備在線路舞動過程中保持安全運行。提高輸電線路及相關設備的機械強度，能夠有效降低設備遭受舞動故障的損失。具體措施如下：提高桿塔塔身及橫擔的剛度、改善金具的耐振性，這些措施都能夠提高桿塔結構的動態荷載，避免金具出現松動或損壞。

2.2 避舞措施

避舞措施是指，工作人員在分析當地的氣候條件及地形地貌的基礎上，合理選擇輸電線路的路徑及走向。由于大風、覆冰氣象頻發區域輸電線路舞動現象較為頻繁，因此工作人員在設計線路的過程中，要能夠避開這些區域，例如江河、峽谷、山脊等特殊區域。除此之外，還要能夠盡量確保輸電線路的走向與主導風向相平行。與此同時，還需要做好以下措施：首先，對于已發生舞動的輸電線路，要能夠予以足夠的重視，采取相應的防舞措施，對于其他未發生舞動的區域線路，工作人員要能夠做好地形地貌、線路走向等因素的分析工作，結合實際情況做好防范措施。其次，工作人員要能夠分析舞動線路同區域未舞動線路的可能性，對可能性較高的線路采取防治措施，同塔雙回線路中一條線路必須要采取防舞措施。最后，對于220KV及500KV以上電壓等級的輸電線路，工作人員要能夠結合多項因素來分析輸電線路的舞動可能性，必要時需要采取相關防舞治理措施。

2.3 抑舞措施

抑舞措施主要是在舞動故障頻發的輸電線路上，安裝防舞裝置以此來抑制線路舞動的幅度，最終保障輸電線路正常運行。具體措施如下：在導線上纏繞繞流線。使用特定的繞流線來纏繞導線，可以減少導線表面覆冰現象的出現，從而破壞舞動形成條件；在輸電線路上安裝空氣動力阻尼器，一旦輸電線路受到風力的作用，導線阻力的垂直分量會遠遠超過升力的垂直分量，這樣也能夠有效避免輸電線路出現舞動故障。其次，可以通過研究輸電線路系統的結構特點，改變線路的動力學特性，具體措施包括：安裝失諧擺、抑扭環、壓重防舞裝置等構件，來增加輸電線路的自重，抑制橫向舞動、降低舞動幅值。還可以通過安裝線間間隔棒來改變系統結構、抑制線路舞動，減少混線等現象的出現事故。除了上述措施之外，還可以在檔距兩端安裝阻尼器，這樣能夠優化導線舞動系統的自阻尼效果，減少輸電線路舞動現象的出現；還可以使用一種新型防舞裝置TDD，該裝置能夠有效增加系統的扭轉阻尼，將風能轉為系統的動能，保障輸電線路的正常運行。

3 結語

當前，輸電線路舞動故障已經不是局部地區發生的小概率事件，一旦氣候條件滿足相關要求時，各區域、各電壓等級的輸電線路都極有可能出現舞動故障。然而輸電線路舞動故障具有隨機性與破壞性，且我國在輸電線路舞動方面采取的措施效果并不十分明顯，相關研究技術及理論成果較為匱乏，相關防舞措施的效果參差不齊。我國輸電線路舞動研究工作還需不斷研究與運用，以解決惡劣自然氣候條件下架空輸電線路舞動故障問題，保障我國輸電線路的安全運行。

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