輸電線路舞動災害防治措施

吳威

摘 要：輸電線路通常都在戶外，運行過程中會因自然環境的作用而發生多種自然災害，線路舞動就是其中最為常見的一種。線路舞動產生的危害是巨大的，輕者引起相間線路的閃絡、金具磨損、導線燒傷、斷股等現象；重者會造成線路跳閘停電、金具斷裂、脫落、斷線、倒塔等嚴重后果。因此積極對輸電線路舞動進行分析，探究防治措施是極為重要的。

關鍵詞：輸電線路；舞動；防治措施

架空輸電線路的舞動是一種由于空氣動力不穩定而產生的現象。輸電線路舞動是低頻的一種，其頻率在0.1Hz～3Hz的范圍內，舞動振幅是導線直徑的10～300倍，舞動一般發生在多分裂輸電線路上，且具有一定的時間段。下文通過對輸電線路舞動的特點進行分析，探究其防治措施。

一、輸電線路舞動的特點

1.舞動范圍較大，頻率高

輸電線路舞動這一故障具有一定的普遍性，舞動多發生在寒冷的冬天，一般是當年的11月份到次年的3月份，尤其是在大風寒冷、冰霜雨雪這類極端的天氣中，線路舞動發生的頻率是相當高的。對于電壓在10kV～500kV等級的輸電線路，舞動故障的發生具有全局性，甚至會波及周邊地域輸電線路，造成大范圍舞動故障的形成。

2.輸電線路損失相對嚴重

對輸電線路舞動的現場進行考察，其有很大的可能導致電氣故障事件的發生，螺栓松動或者是脫落的現象也是極為普遍的，金屬器具以及絕緣子極易遭到損壞，輸電線路斷線或者是斷股現象也是極為常見的。據有關資料顯示，輸電線路發生舞動故障之時，常常會導致輸電線路出現300多次跳閘故障，機械故障也是不下百次的。在產生跳閘故障的線路中，單相跳閘故障所占的比例在3層左右，相間故障比例大于70%，輸電線路斷股故障、金屬器具損壞故障、桿塔結構發生破壞故障所占的比例均不大于10%。

3.新型線路對外界環境抵御能力較差

與普通線路相比較，在相同的氣候條件以及地理條件下，新型線路更有很大的可能發生舞動故障。也就是說，新型線路一旦發生舞動故障，線路跳閘、斷股、機械等各種類型故障發生的概率會更大。近些年有研究工作表明，發生舞動故障頻率最高的線路為同塔雙回線路，與緊湊型輸電線路相比較，單回線路發生舞動故障的幾率又是極高的。

二、輸電線路舞動的主要原因

本文作者總結長期的工作經驗，認為輸電線路舞動這一故障的產生與風速、風向、流動狀態相關，又與輸電線路自身的結構與參數數值大小密切相關。對其舞動的原因進行剖析，具體可以表現在以下幾個方面：

一是因為現階段各電壓等級輸電線路在設計的過程中沒有標明與線路舞動有關的基礎性防治技術或者是措施，易舞區段劃分得相對模糊化，種種因素的疊加，最終致使后期防治舞動措施的實施產生很大的難度；第二，相關資料記載，輸電線路設計的載荷大多數屬于靜載負荷，但是線路在發生舞動時產生的卻是波動幅度較大的動載荷，此時線路舞動勢必會造成桿塔橫擔掛線這些部位的承受荷載日益加大，最終超出最大設計荷載的數值，此時對橫擔以及鐵塔螺栓造成極大的破壞；第三，桿塔在規劃與建設的過程中，風向與線路轉角的幅度與頻度本應該是固定的，但是在實際情況中，輸電線路舞動的方向存在較大的隨意性，這樣線路轉動的角度有很大的可能大于設計值，橫擔方向的承載能力就會大于桿塔規定的承載能力，這就加大了橫擔失衡或者發生破損的幾率。

三、防治輸電線路舞動的措施

1.最好避開與易產生舞動故障的覆冰區域，并調整線路走向

一般而言，當溫度在-5℃～0℃范圍內，風速不低于10m/s的區域內，會增加輸電線路舞動故障發生的概率。從風向的角度進行分析，在冰凍季節刮風的方向與線路軸線的夾角大于45°時，舞動故障易于形成。也就是說，夾角越小線路上受到的分離程度越小，此時就降低了舞動故障發生的幾率。

因此在對輸電線路進行設計的過程中，應該盡量避開冰凍、風向這類不利的因素。在經濟允許的條件下，在先進技術的配合中，盡最大努力避開強舞動區域，尤其是在輸電線路安置方向上，技術人員應該盡最大努力減小冬季風向與線路走向兩者之間的夾角。

2.增強線路系統抵御舞動故障的能力

輸電線路在形成舞動故障時，在垂直于線路的橫截面內運轉方向呈現的是橢圓形，當輸電線路舞動的幅度過大時，相鄰兩根運動的線路就有很大的可能產生碰撞閃弧現象，極易造成線路損壞或跳閘故障。為了減少或者避免上述故障發生的幾率，防舞措施的引進與應用可以對線路舞動的幅值產生控制作用。除了上述防舞措施之外，還可以在輸電塔頭的結構設計上大下功夫，也就是在相關措施的輔助下防止相鄰線路之間、線路與地線之間產生碰線現象。此外，水平布置方式的應用，減少了線路之間碰線閃絡現象的發生，這主要是因為該方式可以使技術人員按照一定的規則使線路舞動的水平方向位移遠遠小于線路水平相間的距離。總之，只有適當地加大地線與線路的垂直與水平距離，那么輸電線路就會具有抵御舞動故障的能力。此外，增強桿塔塔身與橫擔的強度、改良金屬器具的抗振能力，均可以減少輸電線路金屬器具發生松動或者損壞的幾率，達到抵御舞動的效果。

3.與抑制輸電線路舞動的相關措施

一是可以通過改善線路的性質去達到抑制舞動的目標，失諧擺、抑制扭振型防舞器、雙擺防舞器這些防舞器具的應用就可以達到上述效果；二是線路系統自阻尼指標的提高可以到達抑制舞動的效果，例如由加拿大A.T.Edwards研發的終端阻尼器；三是擾流防舞器能借助擾亂沿檔氣流的方式達到抑制舞動的目標。當然，低居里點合金材料、防雪線路以及大電流融冰導線的應用取得的效果也是優良的；此外，增強輸電線路運行的張力與縮短檔距達到的效果也是極為樂觀的。

結語

綜上所述，輸電導線在有冰層覆蓋的情況下極易產生舞動的故障，對國際上先進的防舞措施進行研究，光纖加速度傳感器在輸電線路上的安裝可以達到監測的目標。總之，防治輸電線路舞動故障的措施是多樣化的，只有積極地對典型線路舞動案例進行認真分析，總結相關經驗，對與之相關的線路舞動理論進行驗證與填補，為以后開展輸電線路舞動治理奠定基礎，保證舞動區線路的正常運行。

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