输电线路舞动技术探讨＊

庄为栋，马向辉，胡晓军

（湖州电力局，浙江 湖州313000）

线路运行中，由于受风的影响，导致导线断股、杆塔螺栓松动等情况时常发生，尤其在夏季大风情况下，导线周围树木的安全距离不足和导致线路跳闸的事故每年都有发生.今年以来，我国特高压工程建设迅速，±800千伏锦苏线、复丰线均已投入商业运行，1000千伏淮上线将于2013年建成.在设备日趋完善的情况下，防止由于受风的影响而发生线路事故的措施不断受到电力系统的重视.风对运行线路最明显的影响之一便是舞动，由于舞动导致线路故障的因素已成为威胁线路运行安全的重要因素之一.

1 舞动产生的原因

架空输电线路舞动是由低频率高振幅的共振所引起的.由于空气动力的不确定性，导线会产生一种低频率（约为0.1～3HZ）、大振幅（约为导线直径的5～500倍）的共振现象［1］.舞动的峰值最大可达到10多米，从而引起相间闪络、跳闸停电、线夹等金具损坏、导线断股断线，甚至导致杆塔倒塌等情况的发生，是输电线路的重大灾害之一.舞动产生的主要原因为：导线不均匀覆冰、风激励、线路结构参数［2］.

1.1 导线不均匀覆冰

舞动产生的必要条件是导线的不均匀覆冰，在冻雨、霜淞、湿雪等恶劣气候条件下，容易发生导线不均匀覆冰.常见的为较强冷空气带来的雨加雪、冻雨、气温骤降等.

架空输电线路发生不均匀覆冰，冰厚从几毫米到几十毫米不等，使得导线圆截面特性发生改变，从而使空气动力性能有所改变，在适宜的风的激励条件下会发生舞动现象.导线覆冰与温度、降水形式及降水量有直接关系，还和风速、风向、线路参数等因素密切相关，是一种复杂的作用体系.导线舞动与覆冰厚度关系见图1.

图1 导线舞动与覆冰厚度的关系图

1.2 风激励

导线舞动离不开风的激励.在导线覆冰的情况下，当风速在4～25m／s，风向与线路走向的夹角大于45°时，容易引起线路舞动.通过分析，同方向的平稳气流所造成的空气动力载荷增加较大，线路杆塔塔越高，风速越大，舞动的危害越大.

根据多年来的统计资料显示，平原开阔地带发生舞动的频率高于山区或丘陵地区，平原、开阔地带形成风激励更加平稳和持续，有利于舞动的形成，见图2、图3.

图2 舞动与风俗关系图

图3 风向和线路走向夹角与舞动的关系图

1.3 线路结构与参数

（1）受导线分裂数的影响.实践表明，在同样的地理与气象条件下，分裂导线比单导线容易产生舞动.

（2）导线直径的影响.相同外界条件下，通常是大截面导线比小截面导线易产生舞动.如：2009～2010年冬季输电线路覆冰舞动典型气象条件：风、雨雪、气温.

2 舞动的危害

2.1 电气故障

此类故障主要易造成相间闪络、导线对塔身放电、导线对地线放电、电弧烧伤等，从而引起线路跳闸.见现场故障图4.

图4 舞动与风俗关图系

2.2 机械损坏

机械损坏的危害主要易造成螺栓松脱、金具损坏、跳线损坏、断线断股、塔材破坏、基础受损，严重时会引起线路倒杆等危害.见现场故障图5.

3 现状及特点

3.1 我国架空输电线路的舞动现状

输电线路舞动在我国较为频繁，且涉及到各个电压等级.舞动在我国分布范围较广，主要分布在北起黑龙江，南至湖南的带状区域内.每年的冬季及初春季节（每年的11、12月份和次年的1、2、3月份），我国西北方南下的干冷气流和东南方北上的暖湿气流在我国东北部、中部（偏沿海地区）相汇，这些地区极易形成冻雨或雨凇地带使导线覆冰，这条带状区域内的输电线路在冬季由于特殊的气象因素满足了起舞的基本要素后而发生舞动.

根据现有资料显示（见表1），自1980年至2011年初，我国共发生1281条次导线舞动，涉及到的线路有1036条.

图5 机械损坏现场图片

表1 1980～2011年线路舞动情况统计

3.2 我国输电线路舞动现状及特点

（1）舞动范围扩大、频率高，涉及各电压等级线路.在地域分布上，舞动区域已不仅局限在有限的范围内，也遍及到公司电网的大部分地区.今年来舞动发生的频率越来越高，当气象条件、覆冰情况等条件满足时，各地区、各电压等级的线路都可能发生舞动.

（2）舞动持续时间长，舞动强度大.长时间的舞动会导致结构件疲劳、螺栓松脱，甚至倒塔的严重事故发生.2009～2010年冬季舞动共造成600多条次的跳闸事故和130多条次的机械故障.

4 输电线路舞动防治

随着信息化步伐的不断加快，企业对信息网络的依赖性越来越大，同时网络技术日新月异，这对网络运维人员提出了更高的要求，这就需要网络人员不断学习新知识来充实自己.信息网络实验室的建设，无疑为网络人员提供了一个技能提升的良好环境，必将得到越来越广泛的关注和应用.舞动防治技术主要包涵线路设计阶段、建设阶段及运行维护阶段.经过多年来电力科研人员的研究，确定了防舞“避、抗、防”的总体路线.

（1）设计阶段.线路规划应避免在舞动多发区域，如在舞动多发区的新建线路，规划和设计阶段就要充分考虑导线防舞动的措施，确定各线路区段舞动的级别，必要时采用“避”和“抗”的防舞动设计.

（2）气象、地形资料的调查.做好前期的资料收集，包括地形资料和气象资料.地形资料有：地形、地貌、海拔高度等.气象资料有：气温、降雪、降水、风速、风向等.对资料分析后确定舞动的可能性，测算出恶劣气象条件下舞动的最大强度，为“避”和“抗”的防舞动设计阶段提供依据.

（3）合理选择线路路径.输电线路规划设计时，合理选择线路路径，对于必须经过的舞动多发区域的新建线路，设计阶段应将防舞动作为重要因素来考虑，做好防舞动设计和措施，以提高输电线路的防舞动能力.

（4）防舞动措施.防舞动措施是指在未采取预防措施抑制舞动时，通过提高线路的电气强度和机械强度来抵抗或减轻舞动所造成的危害，使线路在舞动发生时能够不发生线路跳闸、设备损坏等事故，从而保证电网的安全运行.对经过舞动区域的新建线路，投入运行后舞动可能性较大，可适当对线路的重要部分、部位设计防舞方案，如提高设计等级、加装防舞装置等.

4.2 运行维护阶段

对已发生舞动的线路应及时治理.对还未发生舞动但已具备舞动条件的线路，要合理有序的制定治理计划，尽快消除隐患.

（1）舞动区域未发生舞动的运行线路.对于此类线路要加强季节性的观测和巡视工作.一般来讲，南方夏季台风多发，沿海地区应严加防范.北方冬季恶风频发，需多加留意.再此基础上，制定舞动事故应急处理预案，重要线路可加装防舞动装置等预防措施.

（2）舞动区域已发生舞动的运行线路.对已发生舞动的线路，应及时进行防舞动处理.如：线路改道，绕开舞动地区；缩小档距；提高金具及绝缘子的强度等级；铁塔螺栓使用防松圈等.

5 输电线路防舞设计的基本方法

（1）输电线路防舞设计应从合理选择线路走向和路径、提高线路的机械及电气强度、加装防舞装置等方面综合考虑，减少舞动造成的线路跳闸和机械损坏事故，提高输电线路抵御覆冰舞动的能力.

（2）应根据舞动分区原则，结合沿线运行经验和线路走向，调查舞动微气象、微地形地区，划分线路舞动区段.

（3）在2级和3级舞动区，应对导线、绝缘子、金具设计、杆塔加强、螺栓防松、加装防舞装置等方面采取综合措施.

（4）在1级舞动区，应在跳线金具设计、螺栓防松、预留或加装防舞装置等方面采取措施.

（5）防舞装置的安装设计应根据其使用方法和安装要求进行设计、计算，必要时开展相关的机电性能试验.

6 结语

线路防舞动不能仅仅靠后期治理，而应该从设计阶段就进行周密考虑.因为后期治理存在不安全因素，如加装相间间隔棒后导线下降较多，不能满足对地安全距离；相间间隔棒尺寸不合适很不美观，受力过大易发生断裂；后期治理投资更大，且不能从根本上解决问题等.因此，如果从设计阶段加以考虑，可以避开易舞区，也可以通过缩短档距减少舞动机会，还可以在新建时就安装防舞动装置、杆塔加装防松动螺丝等.

［1］张谦.输电线路导线舞动的防治及研究［J］.山东电力技术，2010（2）：26～30.

［2］朱宽军，尤传永，赵渊如.输电线路舞动的研究与治理［J］.电力建设，2004（12）：18～21.