輸電線路導線舞動及其防范措施分析

王宏杰

【摘 ?要】據公開數據統計，自上世紀五十年代至今，我國發生的已記載的舞動事件超過六十起，涉及不同等級的輸電線路。輸電線路舞動的產生，以已發導線墜落、高壓輸電線路螺栓松動、絕緣子破損、跳線、輸電線路導線斷股等問題的產生，從而影響電力系統運行的穩定與安全。由此可見，加強輸電線路舞動分析及防范措施研究，是提升電力系統穩定、安全與可靠運行重要舉措，有利于推動我國電力事業優化發展。

【關鍵詞】輸電線路;導線舞動;防范措施

1引言

傳輸線導體舞動目前是電氣工程領域的一個嚴重問題，對傳輸線的損壞非常大。隨著當今社會的經濟發展，家庭以及企業等各個單位對電量的需求都在不斷增加。因此，采取有效措施，確保輸電線路暢通安全，盡可能減少電網事故，已成為亟待解決的問題。

2導線舞動的機理

架空輸電線路導線的擺動大致分為3大類：微風振動、次檔距振蕩和舞動。微風振動是一種卡門渦流引起頻率為5赫茲到120赫茲的高頻率、振幅為導線直徑的3倍以下的小振幅導線振動現象;次檔距振蕩是指風的尾流效應引起的多分裂導線子導線在次檔距內頻率為1赫茲到5赫茲、振幅為導線直徑的4-20倍的水平振動;舞動是指導線在不對稱覆冰及風力的作用下引起的一種頻率為0.1赫茲到3赫茲的低頻率、振幅為導線直徑的20-300倍的大振幅振動現象。舞動和次檔距振蕩相對于微風振動來說發生的頻率較低，舞動一般發生在冬季，分裂導線發生頻率高于單導線。導線舞動的能量非常大，并且持續時間也較長，一旦導線發生舞動，就會造成輸電線路出現短路、斷線、倒塔等重大災害事故，從而導致大面積停電，造成重大經濟損失，同時嚴重影響人民社會生活帶來不便。冬季，導線發生覆冰后，在風的作用下，冰會形成類似新月的非對稱形狀，其剖面形狀類似機翼，在風的作用下，導線的不同位置形成的升力不同，因此會誘發導線產生一種0.1赫茲到3赫茲低頻率大振幅的自激振蕩，由于其形態上下翻飛，形如龍舞，故稱之為舞動。總體來說，影響輸電線路導線舞動的主要有以下原因：（1）導線覆冰的影響。（2）風速和風向的影響。（3）線路結構與參數的影響。（4）力學及地形的影響。

3輸電線路舞動的不良影響

就某省超高壓輸電線路出現線路舞動時現象進行說明，線路舞動產生的跳閘復合的比例很低，在2010年11月到2012年4月初以來該省出現風偏故障總計有3例，這些伴隨著的線路跳閘無一是復合的。這些都是在非計劃里的線路停用，發生后對該省的經濟損失巨大。因為線路舞動的產生往往都有強風，所以線路重合需要的動作時間將會變長，所以說輸電線路出現這種故障后將很難重新復合。由于影響范圍和危害程度巨大，是歷年以來比較罕見的一次。導致的多條輸電線路故障一時之間難以解決，很多工廠因為此次事故停產。而且在事故發生后進行處理也比較麻煩，很難及時的恢復到原有的狀態。這次事故主要造成了是輸電線路的跳閘、輸電鐵塔的橫擔受損害、輸電線路中存在的螺栓受脫落、輸電線路的引流線被破壞、輸電線路的絕緣子以及間隔棒收到損害、防振錘產生滑落。所以要把這些事故中具體的原因發生提出針對性的改進措施，在提高輸電線路局部抗舞動能力的同時，進而對整個輸電線路的抗舞動能力能夠滿足惡劣的自然天氣環境。

4輸電線路導線舞動的防范措施

傳輸線導體舞動的預防和控制是一項復雜的系統工程。因此，有必要在規劃設計，運營維護，避障，抵制，預防等各個方面進行綜合管理，實現舞動管理的全過程。

4.1避舞設計

在技術經濟指標允許的條件下，選取合理的路徑和線路走向。①新建的線路應盡量避開強舞動、舞動多發的地區，盡可能避開凍雨地帶或雨淞地帶。②盡量避開冬季多風、電線易覆冰且風相與線路的交角接近于正交的開闊江河、峽谷、山脊和迎風山坡等易舞動的地段。③在平原開闊地帶搭線時，應盡量避免線路走向與冬季主風向的夾角過大，一般要小于45°為最好，也就是說夾角越小越不容易發生舞動。

4.2防舞設計

典型線路的導線防舞設計方法主要有：（1）單導線線路防舞設計：對于電壓等級較低線路，相導線多為單導線，可采用相間間隔棒、失諧擺、防振鞭等。但防振鞭為實現國產化，造價較高。（2）分裂導線線路防舞設計：適用于分裂導線的防舞動設備較多，根據我國防舞經驗，可采用線夾回轉式間隔棒、雙擺放武器、相間間隔棒、偏心重錘、集中防震錘等。（3）緊湊線路防舞動設計：對于500kV及以上的緊湊型線路，考慮其線路特點，防舞設計優先采用回轉式間隔棒，其次是相間間隔棒，也可將二者組合應用，防舞效果更好。（4）特高壓線路防舞動設計：特高壓線路由于電壓等級高、導線對地位置高、檔距大、分裂數多、導線截面大，特高壓線路的防舞設計優先采用線夾回轉式間隔棒或線夾回轉式雙擺防舞器，其次是失諧間隔棒等。（5）限位式防舞設計。舞動初期，隨著導線系統風能的積聚，導線發生小幅度的橫向振動，并且會產生橫向振動與扭轉向振動的耦合作用。如果不采取措施，隨著風能的輸入，舞動幅值會不斷增大，最終產生低頻率（一般0.1-3Hz）、大振幅（一般>3m）的嚴重舞動，造成線路機械和電氣故障，嚴重威脅電網的安全穩定運行。限位式防舞是指針對不同線路舞動特點，在模態分析的基礎上，在可能發生舞動振型的波腹處增加約束裝置，在安裝點處形成波節點，以實現對舞動抑制作用的防舞方法。在1個檔距中，如能形成若干個節點（即不發生振動的點），相鄰2個節點之間就形成1個節距，這樣就能把振動限制在各個節距之內了。通過對節點的合理布置，使振動得以抑制，或使各節距內的振動在以行波形式傳播時相互干擾、相互削弱或抵消，從而達到抑制舞動的目的。分析認為在導線檔中若干位置布置拉線式約束是可行的，限制舞動初期的導線振動，并限制導線橫向振動與扭轉向振動的耦合，從而能抑制舞動的發生。如何在導線上合理、有效地配置限位式防治裝置，以及防舞裝置的機械和電氣性能設計是限位式防舞技術的關鍵。

4.3抑舞設計

對于線路舞動嚴重的地區，可通過調整或改變導線系統參數來起到抑制舞動的作用，具體地說，就是通過應用防舞設備來預防線路舞動發生。筆者建議，在線路舞動嚴重的地區，可通過在輸電線路上安裝防舞動設備的方式來減弱舞動強度、減小舞動規模。例如，相間間隔棒主要適用于220kV以下的輸電線路;雙擺防舞器防舞動效果好、安裝方便，主要適合于分裂導線;偏心重錘也適用于分裂導線，防舞動效果良好，但須注意對微風震動的影響;線夾回轉式間隔棒不會對線路產生副作用，防舞動效果非常好;失諧擺一般不適用于分裂導線，主要適合110kV的單導線線路。除此之外，在電力系統正常運行過程中，必須加強防舞動設備的維護，每月定時巡視輸電線路，可以使用無人機、望遠鏡等設備檢查輸電線路運行及配件情況，及時發現問題并予以解決。在輸電線路停電檢修過程中，必須打開防舞動裝置進行檢查，了解裝置各部分的運行及損傷情況，確定無問題之后再將防舞動設備安裝牢固。

5結束語

綜上所述，在一定的氣候條件下，一定的風速、風向及導線的迎風面覆冰增加是導線舞動的主要原因。本文以輸電線路舞動的特點及原因為切入點，從避舞設計、防舞設計、抑舞設計等角度，詳細論述了輸電線路舞動的防范措施，多角度入手，旨在更好地保證輸電線路運行安全。

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（作者單位：呼和浩特市電力勘察設計院有限公司）