山西電網500 kV緊湊型線路防舞動治理

趙彥平，全明睿

（山西省電力公司檢修公司，山西 太原 030031）

1 引言

2009年11月—2011年10月，山西省電力公司檢修公司（以下簡稱公司）運維的500 kV緊湊型輸電線路，受強降雪及凍雨天氣影響，發生了不同程度的覆冰舞動現象，引起了線路發生機械和電氣故障，給電網運行帶來巨大的威脅，這是山西省首次出現500 kV輸電線路大規模的舞動現象。

輸電線路覆冰舞動具有發生機理復雜、防治難度大和破壞力強的特點，存在的問題主要為現有防舞方法及防舞裝置應用，僅能不同程度地抑制線路舞動的強度，而不能完全消除舞動的發生等。本文系統分析了舞動發生的特點，以及目前防治措施的現狀，總結和制定了合理有效的防舞治理指導意見，以保障電網的安全穩定運行。

2 2009—2011年線路舞動規律及特點分析

2.1 基本情況

2009年11月以來，覆冰舞動引起線路跳閘7次，均為緊湊型線路。其中，2009年11月10—14日，500 kV朔云線因覆冰舞動引起線路跳閘4次；2010年3月8日，500 kV云呂線因覆冰舞動引起線路跳閘兩次；2011年10月15日，朔云線再次因覆冰舞動引起線路跳閘1次。發生覆冰舞動后，公司組織對線路鐵塔、導地線、金具、附屬設施進行了檢查，未發現鐵塔及導地線損壞，但發生相間間隔棒連接金具損壞、脫落12處，對電網安全和可靠供電產生了嚴重影響。

2.2 舞動規律和特點

2.2.1 舞動頻度明顯增加

2009年以來，每一次冰凍雨雪、大風降溫天氣過程，都有線路舞動事件發生，頻率明顯增加。

2.2.2 舞動發生規模遠遠超過歷年

2009年以前，未發現線路覆冰舞動現象。2009年11月后，公司觀測到輸電線路舞動6條14檔，均為500 kV線路。

2.2.3 緊湊型線路抗舞能力較弱

緊湊型線路起舞所需的冰風條件相對更低，相間距離和相對地距離較小。舞動發生后，極易造成相間及相對地閃絡跳閘。

（1）緊湊型和常規線路均觀測到覆冰舞動，緊湊型線路發生故障跳閘，常規線路舞動未引起跳閘。

（2）發生覆冰舞動跳閘故障區段比較集中，故障檔距大。

（3）故障相別均為倒三角排列的下相與任一上相之間。

（4）覆冰舞動故障區域突破傳統的平坦、開闊易舞地帶，山區線路發生舞動跳閘。

（5）覆冰舞動造成相間間隔棒連接金具脫落、斷裂，鐵塔與導地線未發生損壞。

（6）500 kV朔云線實施防舞治理后的區段再次發生故障，說明通過采取輔助防舞措施未能從根本上解決線路舞動跳閘問題。

3 防舞動治理情況

現行的舞動防治技術和方法主要是針對引起舞動的3要素，分別從“避、抗、防”3個方面采取措施。從氣象條件考慮，在線路設計時“避”開易于引起舞動的覆冰區域或主導風向的線路走向；適當提高輸電線路的機械和電氣強度，以抵抗舞動對線路的破壞；從改變導線系統的參數考慮，采取各種防舞措施，以抑制舞動發生。

從工程實際應用看，“避、抗”技術的理論研究不夠，經濟性及可操作性較差,也缺乏實踐經驗。防舞技術相對成熟且易于實現，經濟性也較“避”和“抗”好，對于易舞區，新建、在運線路基本都采用“防”的措施。

目前，防舞技術主要有改變導線系統結構特性抑制舞動；提高導線系統阻尼抑制舞動；擾亂沿檔氣流抑制舞動；采用防覆冰措施抑制舞動。防舞措施應能有效抑制舞動幅值，提高防舞設防閾值；防舞措施應盡可能保證相間及相對地間距。

緊湊型線路的防舞裝置優先選用相間間隔棒，其次是線夾回轉式間隔棒。

3.1 500 kV線路防舞治理

2009年11月發生覆冰舞動故障后，公司委托中國電力科學研究院編制了治理方案，省電力設計院根據治理方案進行防舞動治理設計。2010年，公司完成了6條500 kV線路舞動治理，安裝線夾回轉式間隔棒1 668支，安裝相間間隔棒1 844支，安裝雙擺防舞器176套[1]。

治理原則：緊湊型線路大于500 m的檔距內，安裝相間間隔棒，并更換配套連接金具；≥300 m的檔距內，安裝線夾回轉式間隔棒；普通線路安裝雙擺防舞器。

3.2 500 kV朔云線防舞治理過程

以朔云線311#-312#治理為例，該檔檔距684 m。

（1）2009年9月，500 kV朔云線投運前，按照設計，由基建單位在311#—312#檔距中央同一斷面加裝了一組封閉三角形，安裝3支相間間隔棒。

（2）2009年11月，發生覆冰舞動故障后，本公司緊急聯系中國電科院編制了防舞方案，同年12月1日實施了第一次防舞治理。按相間間隔棒不宜安裝在同一斷面內，相鄰相間間隔棒應錯開安裝的原則，對311#—312#各加裝相間間隔棒6支。

（3）2010年5月12—14日，依據中國電科院治理方案，實施第二次防舞治理。為防止舞動時金具損壞，將311#—312#相間間隔棒兩端更換為間距可調節絞結式連接金具。

（4）2011年10月23—24日，依據中國電科院優化治理方案，按照縮減交錯型配置方式的次檔距，形成加密的交錯型配置；緊湊型線路準封閉三角形方案：倒△或V型，每組相間間隔棒的間距為100～200 m；相間間隔棒不完全閉合，接頭錯位5～10 m左右的原則，對311#—312#補加相間間隔棒5支。檔內相間間隔棒數量達到11支[2]。

500 kV朔云線采取措施后仍發生故障，說明我們對山區微地形舞動認識還存在差距，治理措施的適用性、有效性有待進一步驗證，也說明線路存在的固有缺陷很難通過采取輔助措施解決。

4 舞動防治工作存在的主要問題

（1）目前，大部分防舞裝置都屬于新技術、新產品，還沒有制定相關行業或國家標準，各單位訂貨技術條件、各生產廠家的出廠標準不統一，造成部分防舞裝置現場安裝出現問題，影響了工程進度。

（2）防舞治理改造，對于同塔雙（多）回線路，防舞改造施工的經驗不足，停電檢修存在困難。

（3）部分新型防舞動裝置（如柔性相間間隔棒、擾流防舞器等）投入使用時間不長，其防舞效果還有待運行檢驗。

5 進一步的研究工作

由于舞動問題的復雜性，目前，通過理論分析完全解決其機理是不現實的，試驗方法是研究舞動問題的一個重要手段。通過試驗分析，可以模擬在真實環境下，舞動性態、驗證數值分析結論、評估防舞設計方法等，試驗方法主要包括真型試驗和風洞試驗兩種。目前，中國電科院已建立了適合覆冰導線舞動分析的導線單元，開發出舞動模擬仿真程序；開展了覆冰導線氣動參數風洞試驗。

做好輸電線路舞動現場觀測和防舞裝置效果評估工作。一是進一步加強對線路運維人員舞動現場觀測方法的培訓工作，要求基層單位各運維班組基本掌握舞動觀測技術，配備舞動觀測儀器，不斷提高舞動現場觀測水平。二是加強特殊天氣條件下易舞動線路和舞動區段的特巡，在線路發生舞動時，要及時掌握輸電線路舞動的真實情況，并根據觀測結果評估出防舞措施的治理效果，為防舞研究及治理工作提供依據。

基于不同舞動機理開發的防舞裝置，其具有各自的特點和應用局限性，防舞效果不盡相同。但各種防舞方案和措施卻僅能不同程度地抑制線路舞動的強度，而不能完全消除舞動的發生。如采用防舞措施后仍然無法滿足運行要求的，可將故障區段改造為常規線路或更改路徑。