架空輸電線舞動事故及防范措施

楊天亮

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司， 河北 唐山 063000）

架空輸電線路是供配電系統中的一個重要能量傳輸紐帶，作為電力能量輸送的大動脈，它的安全與否決定著下級生產生活的正常。如果架空輸電線路在運行過程中發生短路跳閘等故障，不僅會直接影響下級用戶的正常供電，還可能會因為短路故障擴大影響，造成上級電源故障。所以，對于高壓供配電系統所而言，架空輸電線路的安全運行直接關乎著電力網絡的安全穩定運行。

1 內部電網架故障分析

2020年2月14日12 時19 分，某廠1號220 kV變電站1號進線差動保護動作跳閘[1]，13 時00 分，1號進線試送成功。12 時33 分，該220 kV 變電站2號進線差動保護動作跳閘，13 時28 分，2號進線試送成功。

12 時39 分，該廠2號220 kV 變電站4號進線開關差動保護動作跳閘，12 時54 分，4號進線試送成功。13 時22 分，該220 kV 變電站3號進線開關差動保護動作跳閘，13 時26 分，3號進線試送成功。

此次線路舞動[2]造成電網電壓波動，對該廠各產線正常生產造成了極大的影響。

2 外部電網故障分析

2月14日12-19 時，該地區11 條架空線路及環渤海其他區域9 條架空線路都有跳閘現象發生：

該地區共計11 條南北走向架空線路陸續發生覆冰舞動跳閘事故，其中該廠4 路、其他用電用戶7路。相鄰其他地區也發生共計9 條架空線路發生覆冰舞動跳閘事故。

3 架空線路跳閘原因分析

3.1 氣象分析

該起事故的發生主觀上為惡略天氣造成的影響，故首先調取該220 kV 架空線路舞動點最近的監測站監測氣象數據（見表1）：氣溫為-1.5～1.7 ℃，濕度為83%～88%，風速為12.7～14.9 m/s。

表1 監測站監測氣象數據（2020-02-14T12:00—13:30）

該廠220 kV 線路設計氣象條件為：無冰時最大風速按35 m/s，最大覆冰5 mm 時風速按10 m/s。根據上述氣候條件綜合分析，本次極端天氣超過覆冰工況氣象條件設計上限[3]，雨水落到線路表面凝固成翼狀覆冰，導致線路截面不對稱，在風力作用下不停擺動，當線路擺動頻率與導線的固有振動頻率相等時，達到了線路覆冰舞動的條件，造成導線相間安全凈距不足，發生相間弧光短路，為此次220 kV 架空線停電的直接原因。

3.2 運維管理分析

對覆冰形成以及對線路舞動造成危害認識不足。線路舞動發生時一般伴隨凍雨、雨夾雪、雨轉雪、雪等天氣。而導線發生覆冰的必要氣候條件：空氣濕度大于86%、降水量大于20 mm、最低氣溫在零度以下、空氣中水滴運動的風速一般大于1 m/s。專業人員對本地區極端氣象條件下架空線路覆冰舞動形成及危害認知不足，缺乏有效應對此種天氣狀況下的應急技術措施、管控措施以及特殊情況下的運維保障手段，是造成本次事故的間接原因之一。

架空線路周邊環境變化對風場影響認識不足。二期工程建設前期未針對架空線周邊環境變化進行充分的專家評估及風險識別。二期建成后，220 kV架空線路保護區周邊建構筑物布局發生較大變化，因建筑因素造成了大風的迂回，形成劇烈局部擾動，風場發生變化，加速線路舞動發生。

4 應對及改進措施

1）增加必要的抑制線路舞動措施，降低線路覆冰舞動風險。

我國南方電網經歷了2008年罕見冰雪災害，在提高電網抵御極端天氣能力上以及應對此類事故的運行管理經驗方面積累了大量寶貴經驗，我們將采用“走出去、請進來”的方式，積極向南方電網學習。同時參照《Q/GDW 架空輸電線路防舞設計規范》《DB41/T 1821—2019 架空輸電線路防舞動技術規范》[4]規定，該同塔雙回線路可采用柔性相間間隔棒、剛性相間間隔棒或防震錘等措施，降低線路舞動概率。計劃組織專家論證會議，與電力設計院、供電公司共同學習探討，對線路防舞動措施以及如何進一步降低冶金企業工藝受電網波動影響詳細論證評估，同時委托有資質的設計單位結合現場工程實際核算后出具方案，對廠區內共23 檔架空線路加裝有效的抑舞裝置，具備條件立即實施。

2）與氣象部門聯動，建立防舞預警機制。

緊密與地區氣象部門聯動，充分考慮凍雨、雨雪、大風、溫濕度對線路舞動的影響機理，形成預警模型，發布電力線路舞動天氣預警信息，并提前采取應急措施[2]。

3）健全極端氣象條件下線路特殊巡檢模式及應急響應機制。

在人員和設備兩方面完成惡劣天氣下線路的特巡準備工作，配備專業攝像、測量設備（溫度、濕度、風速、風向、覆冰類型、覆冰形狀、覆冰厚度、舞動幅值和頻率測量等）。在接到相關部門的舞動預警信息后，立即組織人員開展線路特巡，發現異常情況及時匯報啟動應急預案。

4）優化廠區大停電事故應急預案，保障可靠有效實施。

組織分析外部電路對京唐供電網絡的影響，在現有《全場停電事故應急預案》的基礎上，征集電力公司及廠內各相關生產部門意見，完善預案，并做好宣貫及責任落實；與管控中心協同明確應急狀態下組織分工，做到應急指揮和生產恢復過程中各項指令唯一、有效。組織開展事故復盤及案例教育，提高相關人員應急處理能力；接入廠區氣象預報信息及實時信息，在氣象災害發生前組織完成各類事故的推演與措施落實；繼續做好保安應急電源及各后備系統設備的管理，定期試機，定期維護，保障可靠有效。

5）結合公司下一步規劃開展線路改造工作，降低大停電風險。

結合公司下一步規劃，計劃將一回220 kV 架空線路局部改為電纜線路，與現有架空線路形成互補，有效降低極端天氣下220 kV 系統停電風險。具體初步考慮如下：將廠區內最北端桿塔由鋼管桿型懸垂塔更換為耐張塔及現有桿塔改造，將因建筑因素易造成大風迂回，形成劇烈局部風場區域架空線路更換為電纜線路供電方式。

5 結語

本起故障的發生，是典型的大風天氣下導致的輸電線路相間短路事故，今后必須強化供配電設施的施工與管理工作，做好架空線路的維護與保障，尤其是做好輸電線路周邊工程監管工作。