輸電線路運維過程中防舞動問題的分析與研究

徐鋒

摘 要：通過淮南公司500kV輸電線路跳閘故障情況分析造成舞動到原因，以及比照國內部分省份輸電線路類似跳閘情況，確定淮南公司500kV輸電線路屬于舞動故障，并針對舞動發生的區域試裝舞動線夾式間隔棒和雙擺防舞器，可在一定程度上實施舞動有效防治。本文主要闡述淮南公司500kV輸電線路防舞動治理情況及對輸電線路防舞動治理的一些思考。

關鍵詞：輸電線路；防舞動；治理與思考

舞動是危害輸電線路安全穩定運行的一種重要影響因素，舞動是由于線路導線在不均勻覆冰及風激勵作用下，產生一種低頻率、大幅度自激震動，會造成閃絡跳閘、金具及絕緣子損壞，導線斷股短線，甚至于造成倒桿。2010年2月9-11日，安徽自北向南先后發生雷暴雨、強風和低溫凍雨天氣，2月10日17時至11日凌晨5時，淮南市鳳臺、潘集和市區均出現冰雹、凍雨轉大到暴雪天氣，氣溫由0℃急降至-4--5℃，并伴有東北風7-8級，造成淮南地區500kV線路3條跳閘6次。

1 淮南地區輸電線路舞動跳閘情況

1.1 舞動故障情況

1）2010年2月11日2時34分， 洛莊5306線跳閘。故障點#17桿塔順線路右相（C相）后側第二個間隔棒后約1米處1號子導線有2點明顯的燒傷痕跡，地線覆冰。

2）2010年2月10日18時39分，湯皋5351線跳閘。故障點痕跡為#23-#24檔中、下相導線第五與第七個間隔棒之間有多處放電痕跡，放電痕跡范圍60-80米，沿導線表面線性分布；第五與第七個導線間隔棒上有明顯放電痕跡。

3）2010年2月11日0時58分，莊城5352線跳閘。故障點痕跡為#46-#47上、中相導線第四個間隔棒大小號側15米左右有多處明顯的放電痕跡，放電痕跡范圍30米左右，沿導線表面線性分布，第四個間隔棒上有明顯放電痕跡。

1.2 天氣情況及地理環境

1）2010年2月10日17時至11日凌晨5時，淮南市鳳臺、潘集和市區出現冰雹、凍雨轉大到暴雪天氣，氣溫由0℃急降至-7℃，并伴有東北風8級。（線路設計覆冰5mm）極易形成導線舞動的氣象條件（導線由于冬雨結冰形成導線不規則異形（架空地線上有明顯覆冰、導線為四分裂導線）、穩定的風速及風向與導線角度大于45度）。

2）500kV湯皋5351線路#23-#24檔跨越鳳臺至毛集大壩公路，兩側為東風湖和西淝河灘地，桿塔四周為農田，地勢空曠平坦。順線路走向南北方向，當日東北風，與線路走向近似垂直。500kV莊城5352線路桿塔四周為農田，地勢空曠平坦。順線路走向南北方向，當日東北風，與線路走向近似垂直。

2 導線舞動原因分析

2.1 導線舞動機理很難完成準確確認，本文只針對淮南地區舞動跳閘到進行個性分析，從而確定適當的舞動防治措施。

（1） 經查資料：導線不規則異形（架空地線上有明顯覆冰、導線為四分裂導線）；風速在4-20m/s穩定的層流風（故障時當地風力為7-8級，風速為13.9-20.7m/s，桿塔四周為農田，地勢空曠平坦，風速受地形干擾小，風速均勻），風向與線路大于45度（故障線路走向與風向近似垂直）、氣溫由零上向零下變化等條件是形成導線舞動的重要因素。

（2）導線舞動波峰一般在導線次檔距即間隔棒處，故障點第二個間隔棒正好是導線舞動節點，放電痕跡在其附近。因此在導線和架空地線同時產生舞動時，因導地線結構和自重不同，導地線舞動頻率有差異，導致導線與架空地線發生間隙短路可能性較大。

2.2 輸電線路舞動具有發生機理復雜、防治難度大和破壞力強的特點，是架空輸電線路領域的難題。目前國內對舞動的機理還缺乏統一的認識。目前認為舞動的發生主要取決于三方面的因素，即覆冰、風的激勵和輸電線路的結構及參數。

1） 覆冰多發生在風作用下的雨淞、霜淞及濕雪堆積于導線的氣候條件下。雨凇天氣條件下的覆冰最易使線路發生舞動。

2） 舞動離不開風的激勵，其形成與風速、風向以及流態等因素直接相關，同時風還會影響導線覆冰的形狀。處于地勢平坦開闊地區、水面及風口等地區的輸電線路，在導線不均勻覆冰的情況下，風速適當（4～25m/s），且風向與線路走向的夾角≥45o 時，易產生舞動。

3） 線路結構和參數對舞動的形成也有重要的影響。從國內外的統計資料來看，在相同的環境、氣象條件下，分裂導線要比單導線容易產生舞動，大截面的導線要比常規截面的導線易于產生舞動。

2.3 由于我省以前未見有舞動發生的記錄和報告，因此，在舞動成因和舞動故障分析上有一定的難度，從此次5306、5351、5352線路集中跳閘中，我們可以看出以下一些特點：

1） 故障前故障線路所在地區為冰雹、凍雨轉大到暴雪天氣，導線上有一定的覆冰，但從故障巡線觀測中，導線覆冰不是很嚴重；

2） 故障時當地風力為7-8級，風速為13.9-20.7m/s；故障線路跨越河灘地、水面，桿塔四周為農田，地勢空曠平坦。微氣象、地形條件明顯，且風向與線路大于60度，微地形會造成一些微氣候的變化，使得導線發生舞動的風激勵條件滿足；

3）此次發生的疑似舞動均發生在500kV線路上，與導線為4分裂有關，多分裂導線比單導線易發生舞動；

4） 發生疑似舞動的線路重合均未成功，除了5306線路外，5351、5352線路都發生了多次跳閘，且故障現象均為相間故障，且從故障測距看，故障基本位于相同的區域內。

2.4 近幾年遼寧、河南等省份出現的輸電線路舞動故障，通過對其故障報告的對比，我公司線路出現的情況類似于線路舞動，后經國網公司防舞動治理工作會議有關專家審定，確定上述線路跳閘為舞動故障。

3 舞動治理

發生舞動后，淮南公司積極查閱資料，了解遼寧、河南等省份的治理措施。根據淮南公司輸電線路情況，最后確定使用中國電力科學研究院研制的防舞動線夾式間隔棒和雙擺防舞器，應用在500kV湯皋5351線、莊城5352線、洛莊5306線、平洛5303線（與洛莊5306線平行），截止2010年11月11日，按計劃完成500kV洛莊5306線、湯皋5351/莊城5352線路、平洛5303線路共4條線路的防舞動治理工作，共安裝線夾式間隔棒1929個，雙擺防舞器1035個，拆除原間隔棒2021個。

4 防舞動工作的一點思考

舞動是不均勻覆冰導線在風的作用下產生的一種低頻率（約為0.1～5Hz）、大振幅（約為導線直徑的20～300倍）的自激振動，在振動形態上表現為在一個檔距內只有一個或少數幾個半波。線路舞動的發生需要滿足三要素：導線不均勻覆冰、風激勵和線路結構參數。

那么，應該怎么樣預防線路舞動故障呢？

舞動防治應貫穿在線路設計、建設和運行維護的全過程，采取了“避、抗、防”等綜合防治措施。“避”主要是在線路規劃階段合理規劃線路走向和路徑，在綜合生態、環境條件、線路造價等分析的基礎上，考慮防舞需要，在可能的情況下盡可能避開易舞區和微氣象、微地形區，避開易舞區。“抗”就是在設計階段對經過易舞區的線路采取提高線路的機械及電氣強度的方法進行抗舞設計。“防”就是在線路設計或運行階段對存在發生舞動可能性的線路區段加裝防舞器，防患于未然。

對未發生舞動但具備舞動條件的線路，要有計劃、分階段地進行舞動治理。（1）易舞區未發生舞動的運行線路對此類線路應重視和加強舞動季節期間的觀測工作，制定舞動事故應急處理 預案，重要線路可采取加裝防舞器等預防措施。（2）易舞區已發生舞動的運行線路已發生舞動的線路，應及時設計防舞方案，采取加裝防舞器等措施。必要時，可對線路進行適當的改造。

總之，輸電線路防舞動治理是個長期關注和治理的過程，目前，還沒有放之四海而皆準的防舞動方法。防舞動治理只能根據輸電線路的各種參數及所處的環境，因地制宜，選擇適時可行的方式。

參考文獻：

[1] 安徽省電力公司防舞動治理方案，安徽省電力公司生產技術部，2010

[2] 500kV線路施工圖設計說明書，安徽省電力設計院，2010

[3] 安徽省電力公司部室工作通知生技工作[2010]2077號《關于安徽省電力公司輸電線路舞動治理工作的意見》，安徽省電力公司生產技術部，2010