淺析架空輸電線路導線舞動原因分析及對策

秦文祥??

【摘 要】強對流天氣如強風、凍雨易對輸電線路造成大面積、長時間、強烈的導線舞動，可能會引發連續故障跳閘，嚴重時會引起倒桿斷線。導線舞動現象具有范圍廣、時間長、破壞嚴重等特性，一旦發生大面積舞動而造成線路頻繁跳閘甚至發生斷線事故，對社會的影響較大。因此，防止導線舞動已成為目前輸電線路急需解決的關鍵性問題之一。

【關鍵詞】導線舞動；覆冰；原因；對策

Analysis on the Causes of Dancing of Overhead Transmission Line and the Countermeasures

Qin Wen-xiang

（Yunnan Silver Tower Power Construction Co.， Ltd Kunming Yunnan 650000）

【Abstract】Strong convective weather such as strong winds， freezing rain easily on the transmission line caused by a large area， long time， strong wire dancing， may lead to continuous fault trip， serious will cause the inverted bar broken. Wire dancing phenomenon has a wide range， long time， serious damage and other characteristics， in the event of large-scale dancing caused by frequent tripping of lines or even disruptions， a greater impact on society. Therefore， to prevent wire dancing has become the urgent need to solve the current transmission line one of the key issues.

【Key words】Wire dancing；Ice；Cause

1. 故障特點及原因分析

1.1 故障特點。

隨著電力線路的不斷增多，造成線路的走向、地形、地勢等不可避免的位于一些特殊區域和微氣象條件下，從而也誘發了線路舞動次數的增加。舞動故障均是由于兩相導線或導線與地線間隙不足發生放電。由強對流天氣而引發的故障，具有以下特點：

（1）線路的舞動是導線覆冰形成非圓截面后所產生的一種低頻、大振幅的自激振動。其振動頻率通常在0.1 Hz-3 Hz，振幅約為導線直徑的5-300倍，舞動波形為一個半正弦波。因此舞動的形成取決于三方面的因素：即覆冰、風激勵和線路的結構與參數；（2）導線覆冰后，在大風的作用下，容易發生導線舞動，但故障發生地點無明顯地形特殊性；（3）舞動故障時，兩相導線或導線與地線舞動頻率不相同；（4）檔距大的線路發生舞動的事例較多，高壓線路舞動較多；（5）故障線路，兩相導線或導線與地線存在明顯放電痕跡。

1.2 導線覆冰及大風是導線舞動的主要原因。

1.2.1 導線舞動是導線振動的一種，它不同于微風振動，而是一種低頻高幅振動，這種振動與架空線固有頻率諧振，產生振幅很大的振動，振蕩起來，勢如野馬奔騰，會造成嚴重的事故，因此舞動又稱奔馬型振動。舞動的振幅很大，在大檔距中有的達十幾米，導線沿風偏后的平面內做垂直方向運動。導線舞動時并不是一個正弦波沿導線傳播，而是在一個檔距內有2個（或1個或多個，大多數是2個）點振幅最大，在不停的振動。

1.2.2 導線舞動原因分析：

（1）氣象條件：特定的氣象條件、高壓線路所在的地理環境、高壓線路自身的參數結合起來從而產生導線舞動，這些條件組合既簡單又復雜。一般情況下，發生導線舞動的氣象條件是：導線有覆冰、風力5級以上，風向與線路方向夾角大于45度。但是，目前尚沒有人能夠精確的說出哪些條件下必然發生舞動。比如：多數導線上有覆冰時舞動而有時導線上沒有覆冰也發生舞動；有時在同一檔距內只有一相導線舞動，有時有兩相導線舞動，也有時三相同時舞動。

所以說，不同條件下發生導線舞動的情況來看，風、覆冰是引起導線舞動的必要條件，并且風與線路的夾角方向需要在45度以上，當溫度降至零下時，常伴有北（偏北）風。所以說，當有覆冰出現時，發生導線舞動的機率最大。

（2）從力學角度分析導線舞動的原因。當導線上有覆冰時，由于覆冰的存在，這個力使導線有一個向下的作用力，并使導線向下運動，導線張力變大，并使導線有一個向上的反作用力，并使導線向上運動，并通過平衡點，此時，在導線的重力與風力的作用下，又向下運動，當這個頻率與導線的固有頻率成整數倍時，可以使風的能量不斷積累，導致導線振幅不斷增大，形成舞動。

如果風與導線有一定夾角，那么可以將風分解為垂直于導線和平行于導線兩個力，由于導線都有弧垂，在檔距的一半風吹導線的下表面，檔距的另一半風吹導線的上表面，同樣可以將風作用于導線的力分解成垂直于導線的力和平行于導線的力，那么垂直于導線的力便可以使導線向上或向下運動，此后，與上一小節說明的情況相同。此種解釋適用于當導線沒有覆冰時產生舞動的原因。如果導線上有覆冰，而且風向與導線即不平行也不垂直，而是有一定的夾角，那么上述兩種情況同時存在，所以發生導線舞動的機會就更大些。

1.2.3 從以上分析中得出如下結論：導線舞動完全是一種機械運動，而與電場無關，其能量的來源是風，導線獲得的能量與消耗的能量相同時，就如同彈簧一樣，可以做往復運動，直至風力減小。

1.3 舞動對輸電線路的影響。

大風及凍雨作用下發生的舞動，導線、地線舞動頻率不同，形成波峰對波谷，凈空距離大幅度減少，加上大風引起塵土、雜質上揚，空氣絕緣強度降低等多方面的原因相互作用造成上導線對地線發生放電，使得線路發生故障跳閘。導線舞動范圍廣、時間長，具有以下影響。

（1）導線舞動會造成垂直排列的兩相導線在檔距內相碰而跳閘、燒傷導線。由于導線的舞動幅度比較大，造成線間閃絡是最常見的故障。

（2）導線舞動會造成金具和絕緣子損壞。由于導線舞動時，導線會沿著線路方向來回竄動，使懸垂絕緣子串順線路方向擺動，特別是采用的雙串絕緣子，容易引起碰撞，破裂。導線舞動同時也會引起金具之間磨擦較大，因此磨損越嚴重，特別是架空地線線夾船體的凸軸尤為嚴重。500 kV線路導線舞動時，由于每相的四根子導線不同步，造成導線間隔棒損壞、防振錘滑移。

（3）在500 kV輸電線路發生導線舞動時，由于四分裂導線成為一個整體進行舞動，所產生的縱向應力非常大，對耐張桿塔強度起到了破壞作用，在桿塔附近可以聽到喀吱的響聲，橫擔左右擺動，塔身也相應擺動。如果導線舞動時間繼續延長，很可能發生耐張塔倒塔或橫擔折斷的重大設備事故。

2 制定對策

2.1 加裝相間間隔棒。

相間間隔棒的抗拉強度高，重量輕，并有一定柔韌性，抗撞擊性好，耐污閃電壓高，因此，相間間隔棒被越來越多地應用在較低電壓等級線路防舞上，并取得了良好的效果。但這種方法安裝不方便，不易于維護，僅適用于緊湊型線路。

2.2 加裝線夾回轉式間隔棒。

不均勻覆冰是導致線路舞動的必要條件之一，如果能采取措施使導線不產生不均勻覆冰，或者降低導線不均勻覆冰產生的程度，那么對防治導線舞動無疑是十分有利的。

2.3 加裝阻尼式防舞器。

利用阻尼減振方法，通過增加橫向振動阻尼和扭轉振動阻尼實現防舞動功能的一種新型阻尼防舞裝置，它吸取了現有部分防舞裝置的優點，利用一定的機械結構將阻尼減振裝置和擺錘連接在間隔棒本體上。

2.4 加大塔頭間隙。

此對策使用在設計階段，這樣當導線發生舞動時，發生相間閃絡的機率就大大的降低了，不至于造成線路頻繁跳閘。這種方法只適用于新建線路，會使工程造價有所提高，而對正在運行的線路是不可取的。

3. 今后工作重點

輸電線路覆冰舞動，對系統安全運行帶來了嚴重的影響。一方面是屬于惡劣氣候的條件導致的自然災害，難以預防和完全抵御。另一方面也反映出部分線路自身抵御惡劣氣候能力不足，在今后需要重點開展以下幾方面的工作。

（1）進一步對輸電線路進行防舞動治理工作。增加垂直核載能夠一定程度上抑制舞動的發生，如加緊湊型線路加裝相間間隔棒、線夾回轉式間隔棒、阻尼防舞器及雙擺防舞器等。

（2）對線路舞動段桿塔進行檢查，并進行螺栓緊固。

（3）不同防舞動措施運用到同桿雙回的輸電線路上，互相比較防舞動能力，積累防舞經驗，為以后的舞動治理提供基礎數據和依據。

（4）對新建線路，設計單位在今后的線路設計中應結合已有的運行經驗，對事故多發地區的線路空氣間隙適當增加裕度，以減小線路投運后遇惡劣天氣時出現跳閘的可能性。

參考文獻

[1] 張平.架空輸電線路導線舞動原因分析及防治措施[J].內蒙古電力技術，2009，5：11～13.