输电线路舞动情况数据统计分析

杨继东

(中国葛洲坝集团电力有限责任公司，湖北 宜昌 443099)

在冬季和初春季节，当风水平吹到覆冰的导线上，由于导线覆冰呈现非圆截面，会产生空气振动，由此易造成导线产生自激振动，形如舞龙，也称舞动，导线舞动频率低(约0.1～3 Hz)、振幅大(可达10 m以上)[1-2]。舞动一定情况下，会造成输电线路相间闪络、绝缘子金具及部件损坏、跳线引流线损坏及伤断导线，严重情况下可能危及杆塔，造成杆塔横担撕裂和倒塔。

1 舞动的成因

产生导线舞动的原因很复杂，与地形地貌、气候、线路自身结构等多方面因素有关，人类对其的认识还非常有限。经过国内外对导线舞动的研究，引起导线舞动的因素主要有以下几个方面[3-5]。

1)覆冰。覆冰是造成线路舞动的主要原因之一。雨凇、霜凇及降雪的情况下，导线容易发生覆冰，导线覆冰呈现不规则形状，冰厚从几毫米到几十毫米，在风的激励下易发生舞动。

2)风速及风向。当风向与线路走向的夹角大于等于45°时，风速保持在4～20 m/s，导线易发生舞动，而且夹角越接近90°，对不均匀覆冰后导线的激励效果越强，对导线产生的升力越大，发生舞动的可能性越大。

3)线路结构及参数。线路的结构和参数也是形成舞动的重要因素。这些因素包括：分裂导线、弧垂、张力、档距、导线的特性与参数及杆塔结构等。

2 输电线路舞动特点分析

根据收集到的输配电线路舞动资料，从气象、地形、线路结构参数等进行了分析。

2.1 输电线路舞动的气象特点分析

低温气候下的微风是造成导线舞动的主要激励源，它们的产生及其形态受气象因素影响。气候具有随机性，同样的雨凇条件下，不同风速的大小，形成冰的形状不同，进而影响空气动力状态。在舞动研究与计算时，需根据统计资料进行。

统计数据表明，每次舞动发生时，输电线路所处地区都是因经受强冷空气影响，出现持续低温雨雪冰冻天气，伴随着较长时间、较大范围的降雨、降雪过程，冻雨在电力设施上迅速形成不均匀覆冰，并在持续稳定的大风作用下，最终导致线路发生舞动。

图1～3是不同气温、覆冰、风速与输电线路舞动条数的关系。

图1 不同气温下舞动档数

图2 不同覆冰下舞动档数

图3 不同风速下舞动档数

从图1至图3可知，气温在-2～-3℃、覆冰厚度在4～6 mm、风速在7～9 m/s、冻雨、小雪或雪粒天气情况下较易发生大范围舞动。

2.2 输电线路舞动的线路走向及地理特点分析

如果风向与物体的轴线之间有一个夹角，风激励力的垂直分量起主要激振作用，与物体轴线平行的分量不起激励作用。基于此，线路舞动的大小及状态与风向对导线轴线的夹角有关。

风向具有随机性，导线的舞动是由冰和风的联合作用产生的。通过常年的风向与风速的统计，可以得到舞动所需的风向和风速值。

线路舞动情况和地形地貌情况关系如图4所示。

图4 线路舞动条数与地形地貌之间的关系柱图

由图4可以看出，舞动大多数发生在平原和丘陵地区。从图5分析得出，悬点高差在0～4 m的线路区段舞动达到1 591档，占全部舞动区段的57.2%，呈现为悬点高差越小，线路舞动范围越大。但此趋势只是针对已发生舞动的线路而言，并不能说明高差对舞动有决定性因素影响，因舞动地型均为开阔的平原地域，平原地形杆塔高差本身就不大，因此可能是舞动的地形特点造成了此分析结论的出现。

图5 杆塔悬挂点高差与舞动档数关系

2.3 冬季线路舞动新特点

覆冰、风的激励和线路结构参数三个方面的因素决定了导线舞动的产生。2009～2010年线路发生的舞动，其发生条件、舞动表现形式、造成的后果等与以往的舞动规律基本一致。

2.3.1 舞动发生频率高

2009年11月至2010年1月不足3个月内共发生三次大规模舞动现象。图6为2009年11月至2010年1月与2000年至2008年内发生线路舞动情况对比。由图6可见，2009年11月至2010年1月这3个月内发生舞动的线路总数比2000年至2008年这8年发生舞动线路的总数还多。

2.3.2 舞动区域在扩大

舞动区域由传统易舞区扩展到舞动少发区，本次舞动涉及8个省份。由图7和图8对比可以看出，山西、江西、山东等传统舞动少发区域在2009年至2010年冬季发生了大范围的舞动。这就说明随着气候的不断变化，舞动的范围在扩大，频率在增强，应引起高度重视。

舞动不再局限于平原地区，2009年11月河南、山西山区线路发生了舞动。调查表明，山区线路在山顶、山垭口以及丘陵爬坡处等区域较易发生舞动。2009年11月至2010年1月舞动线路波及10～500 kV各电压等级的输配电线路。

图6 线路舞动条数对比

图7 2000年至2008年220～500 kV线路舞动区域分布特点

图8 2009年至2010年冬季220～500 kV线路舞动区域分布特点

2.3.3 舞动线路多为同塔双回线路

由表1可见：同塔双回线路发生舞动的条数远远大于单回路发生舞动的条数。

表1 2009年至2010年冬季单、双回线路舞动对比表

3 结 语

通过对本次输电线路舞动情况进行较全面的统计分析，结论如下。

1)舞动易发生的条件一般是风速：7～9 m/s，覆冰厚度：4～6 mm，气温：-2～-3℃；地形一般为：平原开阔地、丘陵、江河湖面等。气候的变化，舞动不再局限于平坦、开阔地带。

2)导线分裂数越多、导线截面越大，越易在特定条件下会发生舞动。

3)导线挂点高差不对舞动有决定性因素影响。