輸電電路舞動原因分析及對策

謝強

（重慶市電力公司市區供電局，重慶 400030）

在冬季，當水平方向的風吹到因覆冰而變為非圓截面的導線上時，將產生一定的空氣動力，此會誘發導線產生電導線舞動是一種低頻(約為0.1-3Hz)、大振幅(約為輸電線直徑的5-300倍)的自激振動，多發生在每年春、冬兩季。導線舞動的危害很大，極易引起線路的相間閃絡、金具的損壞，造成線路跳閘停電或引起輸電線燒傷、輸電線折斷、倒塔等嚴重事故，造成重大的經濟損失和惡劣的社會影響，是影響輸電線路運行的重大安全隱患。

1 線路舞動條件

1.1 線路舞動與否與特殊的地理條件、特殊的氣象條件和線路的結構參數三個因素緊密相關。在同樣的地理與氣象條件下，不同電壓等級的線路舞動與否及舞動強度差別巨大;而在不同的地理或氣象條件現，同等級的線路也不一定都發生舞動。

1.2 氣象條件。對于導線舞動來說，冰風因素是主要的激勵源，具有關鍵的作用。它們的產生及其形態不僅與氣象因素密切相關 ，而且，它們彼此又相互影響。

1.3 線路系統的結構和參數也是形成舞動的原因，許多國內外的觀測資料表明，在同樣的地理與氣象條件下，分裂導線比單導線容易舞動。單導線線覆冰時，由于扭轉剛度小，在偏心覆冰作用下導線易發生很大扭轉，使覆冰接近圓形；而分裂導線覆冰時，由于間隔棒的作用，每根子導線的相對扭轉剛度比單導線大得多，在偏心覆冰作用下，導線的扭轉極其微小，不能阻止導線覆冰的不對稱性，導線覆冰易形成翼形斷面。因此，對于分裂導線，由風激勵產生的升力和扭矩遠大于單導線。

2 輸電線路覆冰舞動治理的對策

2.1 防舞措施的分類

鑒于輸電線路舞動主要是由于三個方面的因素所形成的，即覆冰及其截面形狀；風速及其方向；線路系統的自身參數。與此相應，防舞的措施也將是根據這幾個方面有針對性地進行。現行的防舞措施，大體可以分為三類：從氣象條件考慮，避開易于形成舞動的覆冰區域與線路走向，即避舞措施；從機械與電氣的角度，提高線路系統抵抗舞動的能力，即抗舞措施；從改變與調整導線系統的參數出發，采取各種防舞裝置與措施，抑制舞動的發生，即抑舞措施。

2.2 常用防舞措施

安裝間隔棒，在大電流溶冰，在導線中通過大電流將冰溶化，以消除致舞的不穩定因素。該方法技術復雜，費用昂貴，不便采用。

相間間隔棒，就是在相間或回路間用絕緣棒進行機械連接，制約導線的舞動，其固定處將成為波節，使舞動成為多個半波的模式使振幅變小，達到防止導線間路的目的。

安裝擾流器，擾流器可以改變導線在氣流中所受到的氣動力。一般的擾流防舞器是利用某種特制的線纏繞在導線上，使得導線與擾流線合成體的各個截面的形狀都彼此不同，即使在覆冰后也仍然如此。這樣，各個截面上的空氣動力（升力、阻力與扭矩）就會互不相同，相互干擾與抵消，從而達到抑制舞動的目的。

3 線路防舞措施的制定

由于舞動的形成主要取決于三個因素，即覆冰、風激勵和線路的結構與參數，因此，運行線路主要通過改變線路的結構和參數達到防舞動治理的目的。

3.1 單回水平排列線路治理方案：單回水平排列的線路，由于導線上下舞動，相間間隔棒無法形成牽制作用，因此采用線夾回轉式間隔棒加雙擺防舞器方式。線夾回轉式間隔棒代替現在的子導線間隔棒，可以使導線有一定的自由轉動幅度，提高覆冰的均勻性；其結構特點是：部分線夾為普通固定線夾，部分線夾為回轉線夾，回轉線夾可轉動角度范圍為0～174°，可與普通固定線夾互換。雙擺防舞器增加導線的壓重，破壞形成共振的諧振條件。線夾回轉式間隔棒的次檔距布置應遵循以下原則：

最大次檔距不大于50m，最小次檔距不大于25m，平均次檔距取45m左右，并采取不等距、不對稱的布置方式。

3.2 同塔雙回垂直排列線路治理方案。同塔雙回垂直排列線路，采用相間間隔棒預防覆冰舞動。相間間隔棒可將電力線路中的各相導線機械地連接起來，使各導線的運動相互制約。研究表明，相間間隔棒抑制導線舞動的機理在于其拉力（而非支撐力）的牽制作用，使各相導線的不同期強迫振動載荷（不均勻覆冰的空氣動力提供）相互平衡抵消，從而抑制導線舞動。

3.3 鐵塔螺栓緊固，同時對治理區段的耐張塔進行全部緊固。

3.4 易覆冰舞動區段的確定。舞動的形成主要取決于三個因素，即覆冰、風激勵和線路的結構與參數。因此，治理措施應主要針對線路的“易覆冰舞動區段”。易覆冰舞動區段的確定，主要根據運行經驗、氣象部門的歷史觀測資料、對沿線現有輸電線路及通信線路的覆冰及運行情況進行調查等。

4 氣象及舞動監測系統

為及時掌握氣象信息和線路舞動的相關數據，對調度應急處理、事故搶修、防舞動綜合治理都是非常有利的，同時也是智能電網實施的一項重要內容。

建立了氣象及線路舞動實時監測系統。

4.1 氣象實時監測系統

在500kV變電站建立小型氣象監測站，實時監測風速、風向、溫度、濕度、氣壓、雨雪等氣象指標，氣象數據具備統計、分析和歷史存儲功能。

4.2 線路舞動在線監測系統。在500kV線加裝線路舞動在線監

測系統。該系統是今年全國電網遭受大范圍舞動后的一個新研究課題，基本原理是采用附著在導線上的加速度傳感器實時監測線路的舞動情況，一個檔距內安裝7個傳感器便可描繪出導線的完整的舞動軌跡（波幅、波長、頻率），并在桿塔上安裝小型氣象監測站，數據通過安裝在鐵塔的點對點微波裝置傳送至附近變電站，然后通過變電站的光纖通道傳送至省調、應急中心和運行單位。該系統實現導線舞動的定量監測，對電網的應急處理和防舞動治理改造提供數據。

5 總結

加強輸電線路舞動及防治工作研究。舞動發生具有一定的偶然性，而且概率較低，往往會被人們忽視。但偶然之中存在必然性，只要具備了起舞的三個條件，舞動的發生就是必然的。2010年前山東電網鮮有輸電線路舞動記錄，但2010年年初兩次大范圍舞動為輸電防舞治理工作敲響了警鐘；說明在相當大的區域范圍內存在導線舞動的可能性，由于舞動的巨大破壞性，因此應對舞動研究與防治給予足夠的重視。防治工作方式轉變。500kV輸電線路舞動問題的研究與防治必須與設計、生產、運行部門相結合，對新建、在運行、已舞動線路分別進行防治，將災害減少到最低。同時積累舞動防治的經驗，在實踐中不斷完善舞動防治方法。同時，必須轉變觀念，將單純被動的“治理”改為“預防為主，防、治結合”的主動工作方法。加強輸電線路舞動觀測和實時監測。

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