架空輸電線路的舞動現象與對策分析

郭建棟

【摘? 要】輸電線路舞動是嚴重威脅輸電線路安全運行的自然災害之一，表現為導線發生偏心覆冰后，在風激勵下產生的一種低頻率、大幅度的自激振動，并極易與鐵塔形成塔線耦聯體系，放大舞動效應。長時間導線舞動會造成桿塔、導線、金具及部件損毀，導致線路頻繁跳閘與停電，對輸電線路安全運行造成危害。同時舞動事故的發生除引起線路電氣絕緣擊穿導致跳閘外，還可能造成斷線、橫擔受損、倒塔等難以直接恢復的損失，給輸電線路和電網的安全運行造成極大威脅。對此，為保障架空輸電線路的運行安全，本文就架空輸電線路的舞動現象與對策進行了簡要的分析。

【關鍵詞】架空輸電線路;舞動現象;對策分析

1舞動的規律

通過對輸電線舞動的情況進行了長時間地研究和觀測之后，歸納出如下關于輸電線舞動規律：（1）輸電線的舞動具有特殊氣象條件和地區性的特性，當輸電線處在一樣的氣象條件和地理的環境中，很多條線路就可能同一時間發生舞動現象。（2）檔距大的線路發生舞動的事例較多，高壓輸電線路的舞動也比較多。（3）由于輸電線舞動而造成的事故主要包括接地短路和輸電線之間的短路，所造成的損失包括電弧燒傷、斷股斷線、桿塔損壞、倒塔、防振錘或間隔棒損壞。（4）舞動受地形地物影響較大。當線路前方有樹林、森林屏蔽或氣流受到擾動時，舞動發生較少，線路與風向的交叉角在45°-90°時易發生舞動。（5）風速與氣溫對舞動也會產生影響。舞動發生的頻度與風速成正態分布，其中心風速為15m/s，其中最小風速為4m/s，最大風速為25m/s。

2架空輸電線路舞動的影響因素

輸電線路舞動的形成由很多因素決定，通過各種因素共同作用使舞動得到激發與擴展，主要包括三種因素：氣象環境、線路走向及線路結構。（1）氣象因素。風速、風向、溫度、覆冰厚度等是影響輸電線路產生舞動的重要氣象因素。例如，在冬季與初春時期，冷氣流和暖氣流會在交匯過程中形成較強的風力。在此環境下，位于地勢開闊通風口地區的輸電線路，其風速相對較高，能夠達到4m/s-20m/s。同時，風向通常與輸電線路走向形成的夾角不低于45°。因此，容易引發舞動事故的產生。一般情況下，當風向與輸電線路夾角為90°時，形成舞動的概率越高，當夾角為0°時，輸電線路產生舞動的概率越低。又如，舞動事故歸納與總結發現，當導線覆冰厚度達到10mm左右時，輸電線路易發生舞動。由于覆冰厚度與溫度存在密切關聯性，在溫度驟降到零度以下或一天內溫度變化明顯（在零度上下波動）時，輸電線路發生舞動的可能性較大。此外，在對其進行模擬驗證分析時，也得到同樣結果。即設定輸電線路工況分別為：風速為8m/s、風速10m/s與風速16m/s。輸電線路受風影響角度設定為35°、45°，檔距為400。（2）線路走向，一般來說輸電線路舞動主要出現在冬季和早春，且冬季風向主要是偏北風居多，所以當輸電線路走向為東西走向時，風向與導線夾角在90°附近，此時線路極易發生舞動，如湖北中山口大跨越輸電線路走向為東西走向，冬季風向與輸電導線之間夾角在75°-85°，所以該更易發生舞動。（3）線路結構，是引起輸電線路舞動的內在因素，不合理的輸電線路結構在外環境因素作用下更容易發生舞動，主要包括導線類型、導線截面等因素。統計資料表明，分裂導線由于相間間隔棒的固定作用增大了其每根子導線的扭轉剛度，容易形成非圓截面覆冰，更易達到舞動的條件，同理，大截面覆冰導線由于扭轉剛度大，在導線產生偏心覆冰后難以形成扭轉，使導線覆冰不均勻，迎風面的覆冰厚度比背風面要大很多，且大截面的偏心度相較于小截面覆冰導線而言也更大，所以大截面覆冰輸電導線更易形成舞動的條件。1987年2月天津某輸電線路由于其迎風面覆冰厚度較于背風面大4倍多而發生舞動，并且隨著覆冰厚度及截面的繼續增大，舞動幅度越來越大，產生的后果越嚴重。

3架空輸電線路防舞動對策

3.1完善防舞設計

就目前整個輸電線路的安全系數來說，鐵塔是最為薄弱的環節。一旦鐵塔受到硬性損害，地線、絕緣子以及金具等均會落地，進而發生損壞。同時，由于鐵塔修復的周期較長，一旦鐵塔受損就會影響通電恢復的時間。故而，必須加強鐵塔的防舞設計。從電氣與機械角度分析，防舞設計是在保持原有舞動條件的基礎上，通過提升輸電線路的機械和電氣強度來抵抗舞動，從而達到消除或減輕舞動的作用。在電氣方面，可以合理增加導線與地面之間以及導線之間的距離，預防發生碰線閃絡。同時，應充分利用導線水平排列的優勢，盡可能降低導線之間的碰撞幾率。在機械方面，可合理選擇雙帽防松式螺栓以及高強度配件;選擇高強度的金具及導線，還可在電線外包裹一層預絞絲，預防出現電線損壞等問題;適度增加桿塔以及橫擔的強度，改進金具防振能力，盡可能降低金具松動或損傷的可能性，有效減小舞動幾率;使用橫擔聯合雙帽模式，能有效減少線路舞動情況下桿塔破壞等問題。

3.2合理控制輸電線路的走向和路徑

由于輸電線路的結構形式情況時導致輸電線路發生舞動的重要原因。因此，從這個角度來看，要想防止輸電線路發生舞動，也應該要有效地改變線路的結構形式。對此，便可以根據當地的地理環境來合理地控制輸電線路的走向和路徑。其中，在選擇線路路徑的時候，應該要提前做好對當地區域、舞動微氣象等內容的勘察，盡可能地避免路徑橫穿風口，避免線路架設在舞動微地形或者是微氣象地帶。在某些開闊地帶，也應該避免輸電線路的走向與冬季主導風向之間形成過大的夾角，通常以小于45度最好。在容易發生舞動的區域中，還可以適當地降低桿塔的高度。在某些重大跨越段，可以采用耐直直耐跨越方式。

3.3加裝防舞動裝置

目前，我國在輸電導線舞動故障發面有大量研究，在防治技術的研究上取得了不少的成果，其中加裝防舞動裝置以達到減小舞動對線路所造成傷害的目的就是防治措施的一種。例如在導線之間加裝間隔棒以分離導線，從而可以避免在舞動過程中，線路與線路之間碰觸、放電、鞭擊。諸如此類的裝置還有很多，通過利用科學的防舞動措施來提高電力系統的防舞動能力。

3.4采取有效的專項排查措施

（1）螺栓排查：桿塔螺栓必須要在其投如運行之后一年以及舞動情況出現后展開防松排查措施。需要針對輸電桿塔防松排查、防舞動治理的螺栓加固措施的各類工程的驗收原則為：其一，對導線掛點處、橫擔與塔身連接部位的緊固件采取逐個驗收的方式。其二，對采取“下橫擔以上部位進行防松加固”的桿塔，在遵循第一條驗收原則的基礎上，對塔頭、橫擔、下橫擔附件采取防松措施的緊固件聯接點，進行抽樣驗收，每個部位的抽樣個體或點數不少于10個。（2）相間間隔棒的排查：①相間間隔棒配套金具外觀檢查，檢查金具是否完好，金具外觀是否存在銹蝕、磨損等現象;防松銷、墊片等配件是否完好;檢查相間間隔棒配套金具所有螺栓是否具有防松措施：銷釘的安裝正確與否，螺栓有沒有擰緊。②相間間隔棒線夾與導線連接處檢查，檢查導線是否存在磨損、斷股等現象;該檔內防振錘有無滑移、掉抓等現象。

4結束語

綜上，本文從理論和實踐解決輸電線路導線舞動問題出發，針對我國輸電線路網的建設現狀進行分析，提出有效的防治措施，給出了輸電線路防舞動措施的建議。架空輸電線路舞動故障產生的范圍及影響極大，為了提高計算精度，可以考慮更為全面的數學模型，結合實際情況合理選擇，解決問題。

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（作者單位：國網山西省電力公司渾源縣供電公司）