架空輸電線路導線舞動原因及防范對策

鄭秀琴

摘要：目前，國家的發展越來越好，對電力的需求和質量也在不斷提高。然而，輸電線路暴露在自然環境中，受到風、冰、雷等環境因素的影響。我國部分地區電網事故依然存在，將造成重大的經濟損失和社會影響。

關鍵詞：架空輸電線路;導線舞動;防范對策

引言

架空輸電線路是電能傳輸的基礎設施，與電能供應密切相關。人們的生活和工作不能沒有電力的保證。架空輸電線路的安全穩定運行將給社會的發展帶來巨大的損失，對社會的發展起著重要的作用。跳線的問題會導致連接件損壞、跳閘甚至鐵塔倒塌，造成極其嚴重的經濟影響。

1輸電線路舞動分析

進入冬季之后，風雪天氣就會逐漸來臨。風雪較大、較多時，就會在輸電線路的導線上覆蓋大量的冰。由于冰本身具有一定的自重，因此就會使輸電線路上的導線發生搖晃，從而產生大幅度的偏心現象，再經過風的作用，被冰覆蓋的導線就會發生不同頻率的振動。通常，架空輸電線路導線振動的頻率會保持在0.1～0.3Hz，振動的幅度最大也能夠達到10m以上。舞動故障的幅度大小，一般會受到外在因素的影響，這些因素主要包括有：（1）輸電線路上覆冰的多少;（2）風對輸電線路產生的激勵效應;（3）輸電線路本身的結構參數。對于輸電線路的舞動故障，其產生以及變化都具有一定的規律性。由于一旦發生輸電線路的舞動故障，就必然會對整個輸電線路產生巨大的影響，因此在對輸電線路進行設計時，要能夠考慮到舞動故障可能會帶來的影響，要能夠采用新型的線路設計方法來進行設計。與傳統的單線回路設計相比較，新型的線路設計方法具有較強的抗舞動能力，但是如果環境影響因素較強，依然需要采用人工預防處理的方式來加以干預。在新型線路設計下，導致舞動故障繼續出現的原因有：（1）新型輸電線路的架設高度相對比較大;（2）新型導線的截面面積也比較大;（3）新型輸電線路中采用的導線還存在一定數量的分裂導線，在風荷載的作用下非常容易出現舞動故障，如果線體是按照垂直方向進行舞動的，則會產生非常大的弧垂。

2輸電線路導線舞動機理及影響因素

2.1輸電線路覆冰舞動的原理

輸電線路發生舞動故障是一種很復雜的流固耦合振動，誘發條件有許多，會導致線路跳閘、停運，使得變電站失壓，電廠發電機組停運，最終給整個電力系統的安全帶來極大的不良影響。不同于一般的振動現象，而在廣東是一種由于受到風速的激勵影響，從而發生運動軌跡變化的自激振動現象。這種現象具有低頻率（約0.1-3Hz）、大振幅（大于10m）的特點。因此，特定的氣象條件會引起輸電線路導線舞動。舞動故障的發生與風向、風速、輸電線路自身結構都有關系，一般在溫度5-4℃、濕度95%左右、4-6級風間最易導致導線舞動現象的發生。除了特定的氣象條件外，地形也是影響因素之一，線路所經地區的地形特征會對線路的安全運行帶來影響。根據對以往頻繁發生導線舞動現象的地區的統計分析，我們發現尤其是在平原地區、風口地區以及大跨越地帶更容易發生導線舞動事故，而相較于這些地形，山地丘陵等地形較為復雜的地區較少發生。我們推測是因為在這些地區，要想形成能夠影響線路的大風天氣較為困難。輸電線路導線防舞動技術研究的進一步發展迫在眉睫。在通常情況下，架空輸電線路會處于靜載負荷的狀態，而舞動故障發生時則會形成動荷載，這將會影響到塔桿掛線，從而造成線路損傷。此外，導線在舞動的過程中，因竄動損壞線路上的絕緣子串及金具，造成滑動摩擦等問題。導線舞動幅度較大時常出現線路閃絡，造成后續的頻繁故障，威脅了整個電力系統的安全運行。在電負荷日益增長的情況下，我們應當努力解決舞動現象所造成的不利影響，做好防治措施。

2.2穩定性舞動機理

分析穩定性舞動機理，大振幅運動的現象，即輸電線路舞動現象，是由不穩定振動造成的。所以為了保持系統的穩定性能，大多數情況下，我們會通過增強扭轉剛度等方式來改變系統對舞動的敏感參數，以提高失穩閾值，從而達到防舞動的目的。

2.3偏心慣性耦合失穩機理

當輸電導線的重心發生偏離，不在導線扭轉中心正上方時，導線會出現一個向上的微小運動，此時導線所受的向下慣性力就會對導線的扭轉中心產生一個扭轉力矩。經過O.Nigol扭動舞動機理和DenHartong垂直舞動機理的進一步推廣與融合，在解釋覆冰導線舞動現象上，偏心慣性耦合機理比前兩者更具優勢，但實踐的驗證相對較少，還需要多加實踐論證。

2.4風對導線的激勵

要形成線路舞動，必須存在穩定的層流風。山谷出口或者是開發區域因為沒有遮蔽，極其容易發生線路舞動現象。當風速在4m/s間、導風方向和導體方向角大于45?時極易舞動，隨著角度接近90?，頻率越發增高。如若風激勵在線路豎直方向的影響增大的話，那么對導線的影響越大，導線的升力也相應增高，使得系統變得不穩定，導致舞動現象的發生。

3輸電線路舞動的防治對策

3.1采用舞動試驗技術來進行有效的防治

隨著電力工業的不斷發展，越來越多的人開始認識到跳頻故障的危害，并采取措施預防和處理跳頻故障。各部門都加強了對舞蹈斷層的研究，并結合實際情況突出了相應的理論策略。然而，該理論只是停留在紙面上，與實際應用有很大的差距，這也是現階段舞蹈故障仍不能完全控制的主要原因。因此，為了更好地處理和管理線舞，有必要將相關理論知識轉化為具體技術方向，加強對技術措施的研究，以達到有效防治的目的。現階段可以通過跳頻試驗模擬架空輸電線路的跳頻故障，靈活運用相關的試驗方法。在仿真過程中，可以獲得各種抗舞設計的技術參數，實現技術上的突破。

3.2安裝防跳裝置

在處理舞蹈故障時，要結合舞蹈現象的具體情況，有選擇地使用雙擺防舞裝置和間隔條，起到一定的防舞作用。但從實際開發，安裝波設備沒有反波效果好，因此，電力行業也需要加強預防新舞蹈的研究設備，防止舞蹈設備盡可能提高技術實力，以確保這些舞蹈設備在實際使用，可以產生良好的舞蹈的預防效果。近年來，電力企業及相關部門開發了粘性阻尼裝置。結果表明，該裝置具有很好的抗跳效果，得到了廣泛的應用，在一定程度上降低了跳不動的概率。

3.3對防跳監控給予足夠重視

從舞蹈斷層的許多案例來看，氣候是導致舞蹈斷層發生的最重要因素。因此，為了加強輸電線路跳變故障的防治，有必要從氣候監測入手。現階段，主要的氣象監測手段是在線監測，可以準確地收集和掌握當前的氣象信息，掌握氣象數據的實時變化。一旦發現架空輸電線路異常情況，在線監測系統將在最短時間內上傳相關情況，使工作人員掌握實時信息并采取應對措施。

3.4傳輸線跳動的外部條件控制

在采取措施預防和處理架空輸電線路跳車故障的過程中，要從跳車故障的根源和源頭進行有效的預防和處理，才能達到更好的防治效果。在防治工作過程中，要認識到舞蹈故障一定是由一定的影響因素引起的。因此，相關人員應找出導致舞蹈故障的因素，并在此基礎上有針對性地采取對策。

結語

隨著國民經濟的增長以及人們生活水平的不斷提升，用電需求量也在不斷的增加，對供電系統的運行效率和運行可靠性提出了非常高的要求。因此，加強對輸電線路舞動故障的研究也是時代發展的必然趨勢，要能夠采用更加先進的技術手段，做好架空線路舞動故障的防治工作，即使在線路運行時出現舞動故障，也要能夠在最短的時間內采取措施進行解決，推動電力行業能夠更好更快發展。

參考文獻

[1]東北電力設計院.電力工程高壓送電線路設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2019.

[2]郭應龍，李國興，尤傳永.輸電線路舞動[M].北京：中國電力出版社，2019.