试论输电线路舞动分析及解决措施

杨庆　吴建军

摘 要：恶劣的气候条件对架设与自然环境中的输电线路有一定影响，如输电线路在冰雪、风霜等恶劣天气的影响下会出现舞动现象，近年来恶劣气象频发，导线舞动引发的灾害概率大幅度提升，如出现线路跳闸、损坏电力设备，导致大面积停电事故的发生，严重影响输电线路安全与稳定。该文详细分析了我国近年来输电线路舞动跳闸事故情况，指出该现象发生的原因与特点，在此基础上提出相应的解决措施，望对有效减少输电线路舞动现象的发生有所参考价值。

关键词：输电线路 舞动 原因分析 解决措施

中图分类号：TM751 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（c）-0029-02

惡劣天气情况易导致架空输电线路出现舞动现象，严重的舞动对输电线路具有危害性，例如发生闪络、跳闸，损坏金具及绝缘子，杆塔螺栓松动导致倒塔等，这些都会引发严重的电力事故。舞动问题在本质上为非线性动力学问题，加之各种复杂的随机因素作用，彻底治理难度很大，是架空输电线路机械力学领域公认的世界性难题。随着我国电网建设的发展，近年来我国架空输电线路舞动事故发生的频率和强度明显增加，舞动已成为当前我国威胁线路安全的最主要因素之一，电网安全运行面临着新的挑战。输电线路舞动原因复杂、防治难度大、破坏力强，因此其治理工作具有一定难度。为建设统一、坚强、智能电网，提高电网运行的安全稳定性，加深对输电线路舞动的研究极为关键。

1 输电线路舞动特点及原因分析

1.1 舞动特点分析

1.1.1 舞动范围大、频率高

输电线路舞动故障目前已经遍及到大多数地区，舞动故障通常发生在寒冷的冬季，例如大风降温、冰冻雨雪等极端的天气里，舞动故障率极高，且涉及到10～500 KV各个电压等级的输电线路，舞动故障已经不是局部地区发生的小概率事件，一旦气候条件满足相关要求时，各区域、各电压等级的输电线路都极有可能出现舞动故障。

1.1.2 输电线路损失严重

输电线路舞动现场不仅仅会引发电气故障，还会导致螺栓出现脱落或松动、损坏金具或绝缘子，线路出现断线或断股等严重的故障。据数据分析发现，在输电线路舞动过程中，会导致线路出现三百多次跳闸故障，引发一百多次机械故障。在发生跳闸故障的线路中，单相跳闸故障线路所占比例为34.8%，相间故障所占比例为71.6%，导线断股故障所占比重为8.7%，金具损坏故障所占比重为5.9%，杆塔结构损伤故障所占比例为4.2%。

1.1.3 新型线路抵御性能差

在输电线路舞动故障中，新型线路与普通线路相比，在相同的气候条件及地貌条件下，新型线路更加容易受到舞动的影响，一旦出现舞动，也更易出现跳闸故障、机械故障。近年来的分析发现，同塔双回线路发生舞动现象的频率最高，单回线路舞动频率远高于紧凑型线路。

1.2 舞动故障原因分析

输电线路舞动故障的发生与风速、风向、流态、线路结构及参数等因素密切相关。其原因主要表现在以下几个方面：第一，目前各电压等级输电线路设计规程中没有明确标识出线路舞动的防治技术措施，更没有明确划分出易舞区段，这就导致后期防舞措施的实施。第二，线路设计荷载一般为静载负荷，而输电线路在舞动过程中，会出现较大的动载荷，舞动会增加杆塔横担挂线等部位的承受荷载超出设计荷载，从而会导致横担及铁塔螺栓等遭受破坏。第三，在设计杆塔的过程中，风荷载方向及线路转角度数是固定的。而输电线路的舞动方向存在随意性，因此线路的转向度数极有可能超出设计值，从而导致横担方向力超出杆塔设计承载力，最终导致横担失稳或发生损坏。

2 输电线路舞动的解决措施

2.1 抗舞措施

抗舞措施的特征是：不会破坏舞动条件，而通过提高线路电气及机械强度有效减少输电线路舞动现象的出现，确保电力设备在线路舞动过程中保持安全运行。提高输电线路及相关设备的机械强度，能够有效降低设备遭受舞动故障的损失。具体措施如下：提高杆塔塔身及横担的刚度、改善金具的耐振性，这些措施都能够提高杆塔结构的动态荷载，避免金具出现松动或损坏。

2.2 避舞措施

避舞措施是指，工作人员在分析当地的气候条件及地形地貌的基础上，合理选择输电线路的路径及走向。由于大风、覆冰气象频发区域输电线路舞动现象较为频繁，因此工作人员在设计线路的过程中，要能够避开这些区域，例如江河、峡谷、山脊等特殊区域。除此之外，还要能够尽量确保输电线路的走向与主导风向相平行。与此同时，还需要做好以下措施：首先，对于已发生舞动的输电线路，要能够予以足够的重视，采取相应的防舞措施，对于其他未发生舞动的区域线路，工作人员要能够做好地形地貌、线路走向等因素的分析工作，结合实际情况做好防范措施。其次，工作人员要能够分析舞动线路同区域未舞动线路的可能性，对可能性较高的线路采取防治措施，同塔双回线路中一条线路必须要采取防舞措施。最后，对于220KV及500KV以上电压等级的输电线路，工作人员要能够结合多项因素来分析输电线路的舞动可能性，必要时需要采取相关防舞治理措施。

2.3 抑舞措施

抑舞措施主要是在舞动故障频发的输电线路上，安装防舞装置以此来抑制线路舞动的幅度，最终保障输电线路正常运行。具体措施如下：在导线上缠绕绕流线。使用特定的绕流线来缠绕导线，可以减少导线表面覆冰现象的出现，从而破坏舞动形成条件；在输电线路上安装空气动力阻尼器，一旦输电线路受到风力的作用，导线阻力的垂直分量会远远超过升力的垂直分量，这样也能够有效避免输电线路出现舞动故障。其次，可以通过研究输电线路系统的结构特点，改变线路的动力学特性，具体措施包括：安装失谐摆、抑扭环、压重防舞装置等构件，来增加输电线路的自重，抑制横向舞动、降低舞动幅值。还可以通过安装线间间隔棒来改变系统结构、抑制线路舞动，减少混线等现象的出现事故。除了上述措施之外，还可以在档距两端安装阻尼器，这样能够优化导线舞动系统的自阻尼效果，减少输电线路舞动现象的出现；还可以使用一种新型防舞装置TDD，该装置能够有效增加系统的扭转阻尼，将风能转为系统的动能，保障输电线路的正常运行。

3 结语

当前，输电线路舞动故障已经不是局部地区发生的小概率事件，一旦气候条件满足相关要求时，各区域、各电压等级的输电线路都极有可能出现舞动故障。然而输电线路舞动故障具有随机性与破坏性，且我国在输电线路舞动方面采取的措施效果并不十分明显，相关研究技术及理论成果较为匮乏，相关防舞措施的效果参差不齐。我国输电线路舞动研究工作还需不断研究与运用，以解决恶劣自然气候条件下架空输电线路舞动故障问题，保障我国输电线路的安全运行。

参考文献

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