淺析架空輸電線路導(dǎo)線舞動原因分析及對策

秦文祥??

【摘 要】強(qiáng)對流天氣如強(qiáng)風(fēng)、凍雨易對輸電線路造成大面積、長時間、強(qiáng)烈的導(dǎo)線舞動，可能會引發(fā)連續(xù)故障跳閘，嚴(yán)重時會引起倒桿斷線。導(dǎo)線舞動現(xiàn)象具有范圍廣、時間長、破壞嚴(yán)重等特性，一旦發(fā)生大面積舞動而造成線路頻繁跳閘甚至發(fā)生斷線事故，對社會的影響較大。因此，防止導(dǎo)線舞動已成為目前輸電線路急需解決的關(guān)鍵性問題之一。

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)線舞動；覆冰；原因；對策

Analysis on the Causes of Dancing of Overhead Transmission Line and the Countermeasures

Qin Wen-xiang

（Yunnan Silver Tower Power Construction Co.， Ltd Kunming Yunnan 650000）

【Abstract】Strong convective weather such as strong winds， freezing rain easily on the transmission line caused by a large area， long time， strong wire dancing， may lead to continuous fault trip， serious will cause the inverted bar broken. Wire dancing phenomenon has a wide range， long time， serious damage and other characteristics， in the event of large-scale dancing caused by frequent tripping of lines or even disruptions， a greater impact on society. Therefore， to prevent wire dancing has become the urgent need to solve the current transmission line one of the key issues.

【Key words】Wire dancing；Ice；Cause

1. 故障特點(diǎn)及原因分析

1.1 故障特點(diǎn)。

隨著電力線路的不斷增多，造成線路的走向、地形、地勢等不可避免的位于一些特殊區(qū)域和微氣象條件下，從而也誘發(fā)了線路舞動次數(shù)的增加。舞動故障均是由于兩相導(dǎo)線或?qū)Ь€與地線間隙不足發(fā)生放電。由強(qiáng)對流天氣而引發(fā)的故障，具有以下特點(diǎn)：

（1）線路的舞動是導(dǎo)線覆冰形成非圓截面后所產(chǎn)生的一種低頻、大振幅的自激振動。其振動頻率通常在0.1 Hz-3 Hz，振幅約為導(dǎo)線直徑的5-300倍，舞動波形為一個半正弦波。因此舞動的形成取決于三方面的因素：即覆冰、風(fēng)激勵和線路的結(jié)構(gòu)與參數(shù)；（2）導(dǎo)線覆冰后，在大風(fēng)的作用下，容易發(fā)生導(dǎo)線舞動，但故障發(fā)生地點(diǎn)無明顯地形特殊性；（3）舞動故障時，兩相導(dǎo)線或?qū)Ь€與地線舞動頻率不相同；（4）檔距大的線路發(fā)生舞動的事例較多，高壓線路舞動較多；（5）故障線路，兩相導(dǎo)線或?qū)Ь€與地線存在明顯放電痕跡。

1.2 導(dǎo)線覆冰及大風(fēng)是導(dǎo)線舞動的主要原因。

1.2.1 導(dǎo)線舞動是導(dǎo)線振動的一種，它不同于微風(fēng)振動，而是一種低頻高幅振動，這種振動與架空線固有頻率諧振，產(chǎn)生振幅很大的振動，振蕩起來，勢如野馬奔騰，會造成嚴(yán)重的事故，因此舞動又稱奔馬型振動。舞動的振幅很大，在大檔距中有的達(dá)十幾米，導(dǎo)線沿風(fēng)偏后的平面內(nèi)做垂直方向運(yùn)動。導(dǎo)線舞動時并不是一個正弦波沿導(dǎo)線傳播，而是在一個檔距內(nèi)有2個（或1個或多個，大多數(shù)是2個）點(diǎn)振幅最大，在不停的振動。

1.2.2 導(dǎo)線舞動原因分析：

（1）氣象條件：特定的氣象條件、高壓線路所在的地理環(huán)境、高壓線路自身的參數(shù)結(jié)合起來從而產(chǎn)生導(dǎo)線舞動，這些條件組合既簡單又復(fù)雜。一般情況下，發(fā)生導(dǎo)線舞動的氣象條件是：導(dǎo)線有覆冰、風(fēng)力5級以上，風(fēng)向與線路方向夾角大于45度。但是，目前尚沒有人能夠精確的說出哪些條件下必然發(fā)生舞動。比如：多數(shù)導(dǎo)線上有覆冰時舞動而有時導(dǎo)線上沒有覆冰也發(fā)生舞動；有時在同一檔距內(nèi)只有一相導(dǎo)線舞動，有時有兩相導(dǎo)線舞動，也有時三相同時舞動。

所以說，不同條件下發(fā)生導(dǎo)線舞動的情況來看，風(fēng)、覆冰是引起導(dǎo)線舞動的必要條件，并且風(fēng)與線路的夾角方向需要在45度以上，當(dāng)溫度降至零下時，常伴有北（偏北）風(fēng)。所以說，當(dāng)有覆冰出現(xiàn)時，發(fā)生導(dǎo)線舞動的機(jī)率最大。

（2）從力學(xué)角度分析導(dǎo)線舞動的原因。當(dāng)導(dǎo)線上有覆冰時，由于覆冰的存在，這個力使導(dǎo)線有一個向下的作用力，并使導(dǎo)線向下運(yùn)動，導(dǎo)線張力變大，并使導(dǎo)線有一個向上的反作用力，并使導(dǎo)線向上運(yùn)動，并通過平衡點(diǎn)，此時，在導(dǎo)線的重力與風(fēng)力的作用下，又向下運(yùn)動，當(dāng)這個頻率與導(dǎo)線的固有頻率成整數(shù)倍時，可以使風(fēng)的能量不斷積累，導(dǎo)致導(dǎo)線振幅不斷增大，形成舞動。

如果風(fēng)與導(dǎo)線有一定夾角，那么可以將風(fēng)分解為垂直于導(dǎo)線和平行于導(dǎo)線兩個力，由于導(dǎo)線都有弧垂，在檔距的一半風(fēng)吹導(dǎo)線的下表面，檔距的另一半風(fēng)吹導(dǎo)線的上表面，同樣可以將風(fēng)作用于導(dǎo)線的力分解成垂直于導(dǎo)線的力和平行于導(dǎo)線的力，那么垂直于導(dǎo)線的力便可以使導(dǎo)線向上或向下運(yùn)動，此后，與上一小節(jié)說明的情況相同。此種解釋適用于當(dāng)導(dǎo)線沒有覆冰時產(chǎn)生舞動的原因。如果導(dǎo)線上有覆冰，而且風(fēng)向與導(dǎo)線即不平行也不垂直，而是有一定的夾角，那么上述兩種情況同時存在，所以發(fā)生導(dǎo)線舞動的機(jī)會就更大些。

1.2.3 從以上分析中得出如下結(jié)論：導(dǎo)線舞動完全是一種機(jī)械運(yùn)動，而與電場無關(guān)，其能量的來源是風(fēng)，導(dǎo)線獲得的能量與消耗的能量相同時，就如同彈簧一樣，可以做往復(fù)運(yùn)動，直至風(fēng)力減小。

1.3 舞動對輸電線路的影響。

大風(fēng)及凍雨作用下發(fā)生的舞動，導(dǎo)線、地線舞動頻率不同，形成波峰對波谷，凈空距離大幅度減少，加上大風(fēng)引起塵土、雜質(zhì)上揚(yáng)，空氣絕緣強(qiáng)度降低等多方面的原因相互作用造成上導(dǎo)線對地線發(fā)生放電，使得線路發(fā)生故障跳閘。導(dǎo)線舞動范圍廣、時間長，具有以下影響。

（1）導(dǎo)線舞動會造成垂直排列的兩相導(dǎo)線在檔距內(nèi)相碰而跳閘、燒傷導(dǎo)線。由于導(dǎo)線的舞動幅度比較大，造成線間閃絡(luò)是最常見的故障。

（2）導(dǎo)線舞動會造成金具和絕緣子損壞。由于導(dǎo)線舞動時，導(dǎo)線會沿著線路方向來回竄動，使懸垂絕緣子串順線路方向擺動，特別是采用的雙串絕緣子，容易引起碰撞，破裂。導(dǎo)線舞動同時也會引起金具之間磨擦較大，因此磨損越嚴(yán)重，特別是架空地線線夾船體的凸軸尤為嚴(yán)重。500 kV線路導(dǎo)線舞動時，由于每相的四根子導(dǎo)線不同步，造成導(dǎo)線間隔棒損壞、防振錘滑移。

（3）在500 kV輸電線路發(fā)生導(dǎo)線舞動時，由于四分裂導(dǎo)線成為一個整體進(jìn)行舞動，所產(chǎn)生的縱向應(yīng)力非常大，對耐張桿塔強(qiáng)度起到了破壞作用，在桿塔附近可以聽到喀吱的響聲，橫擔(dān)左右擺動，塔身也相應(yīng)擺動。如果導(dǎo)線舞動時間繼續(xù)延長，很可能發(fā)生耐張塔倒塔或橫擔(dān)折斷的重大設(shè)備事故。

2 制定對策

2.1 加裝相間間隔棒。

相間間隔棒的抗拉強(qiáng)度高，重量輕，并有一定柔韌性，抗撞擊性好，耐污閃電壓高，因此，相間間隔棒被越來越多地應(yīng)用在較低電壓等級線路防舞上，并取得了良好的效果。但這種方法安裝不方便，不易于維護(hù)，僅適用于緊湊型線路。

2.2 加裝線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒。

不均勻覆冰是導(dǎo)致線路舞動的必要條件之一，如果能采取措施使導(dǎo)線不產(chǎn)生不均勻覆冰，或者降低導(dǎo)線不均勻覆冰產(chǎn)生的程度，那么對防治導(dǎo)線舞動無疑是十分有利的。

2.3 加裝阻尼式防舞器。

利用阻尼減振方法，通過增加橫向振動阻尼和扭轉(zhuǎn)振動阻尼實(shí)現(xiàn)防舞動功能的一種新型阻尼防舞裝置，它吸取了現(xiàn)有部分防舞裝置的優(yōu)點(diǎn)，利用一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)將阻尼減振裝置和擺錘連接在間隔棒本體上。

2.4 加大塔頭間隙。

此對策使用在設(shè)計(jì)階段，這樣當(dāng)導(dǎo)線發(fā)生舞動時，發(fā)生相間閃絡(luò)的機(jī)率就大大的降低了，不至于造成線路頻繁跳閘。這種方法只適用于新建線路，會使工程造價有所提高，而對正在運(yùn)行的線路是不可取的。

3. 今后工作重點(diǎn)

輸電線路覆冰舞動，對系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來了嚴(yán)重的影響。一方面是屬于惡劣氣候的條件導(dǎo)致的自然災(zāi)害，難以預(yù)防和完全抵御。另一方面也反映出部分線路自身抵御惡劣氣候能力不足，在今后需要重點(diǎn)開展以下幾方面的工作。

（1）進(jìn)一步對輸電線路進(jìn)行防舞動治理工作。增加垂直核載能夠一定程度上抑制舞動的發(fā)生，如加緊湊型線路加裝相間間隔棒、線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、阻尼防舞器及雙擺防舞器等。

（2）對線路舞動段桿塔進(jìn)行檢查，并進(jìn)行螺栓緊固。

（3）不同防舞動措施運(yùn)用到同桿雙回的輸電線路上，互相比較防舞動能力，積累防舞經(jīng)驗(yàn)，為以后的舞動治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)。

（4）對新建線路，設(shè)計(jì)單位在今后的線路設(shè)計(jì)中應(yīng)結(jié)合已有的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對事故多發(fā)地區(qū)的線路空氣間隙適當(dāng)增加裕度，以減小線路投運(yùn)后遇惡劣天氣時出現(xiàn)跳閘的可能性。

參考文獻(xiàn)

[1] 張平.架空輸電線路導(dǎo)線舞動原因分析及防治措施[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2009，5：11～13.