張瑞

（國網(wǎng)山東省電力公司莘縣供電公司，山東聊城，252400）

0 引言

輸電線路舞動問題始終是我國電網(wǎng)建設(shè)與管理所關(guān)注的重點問題。據(jù)公開數(shù)據(jù)統(tǒng)計，自上世紀(jì)五十年代至今，我國發(fā)生的已記載的舞動事件超過六十起，涉及不同等級的輸電線路。輸電線路舞動的產(chǎn)生，以已發(fā)導(dǎo)線墜落、高壓輸電線路螺栓松動、絕緣子破損、跳線、輸電線路導(dǎo)線斷股等問題的產(chǎn)生，從而影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定與安全。由此可見，加強輸電線路舞動分析及防范措施研究，是提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全與可靠運行重要舉措，有利于推動我國電力事業(yè)優(yōu)化發(fā)展。

1 輸電線路舞動分析—以110kV緊湊型輸電線路為例

緊湊型輸電線路（Compact transmission line）是電網(wǎng)建設(shè)過程中應(yīng)用較為廣泛的輸電線路技術(shù)，能夠通過導(dǎo)線優(yōu)化排列，減小輸電線路的相間距離，并實現(xiàn)三組導(dǎo)線同一塔窗配置，從而增加電容，提升自然輸送功率。加之110kV緊湊型輸電線路電壓等級相對較低且不存在強烈的電暈，在電磁場環(huán)境下具有一定優(yōu)勢[1]。但是，雖然緊湊型輸電線路存在優(yōu)勢，但其結(jié)構(gòu)也使其相對常規(guī)輸電線路更容易產(chǎn)生舞動，據(jù)公開數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，在輸電線路舞動事故中，緊湊型輸電線路占據(jù)16%以上。因此，以110kV緊湊型輸電線路為例具有一定的代表性。

1.1 情況概述

某地區(qū)110kV輸電線路于2009年正式開始運行，在運行期間共發(fā)生停電跳閘故障25次，其中緊湊型輸電線路占據(jù)總故障的百分之九十二。其中舞動故障共13條次、鳥害故障共3條次、雷擊故障共3條次風(fēng)偏故障2條次、受外力影響與破壞產(chǎn)生的故障共2條次。最為嚴(yán)重的一條次舞動故障，舞動時長約為56小時，故障發(fā)生時，故障區(qū)段天氣狀況相對惡劣，氣象資料顯示：當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁貫?1.8℃，降水量為6.19mm；據(jù)故障區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：氣溫為-3.1攝氏度，降雪量298mm，風(fēng)速在10m/s～14m/s之間；現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)：輸電線路引流線的舞動較為嚴(yán)重，導(dǎo)向覆冰厚度達(dá)到14.5以上，風(fēng)速每分鐘10米，風(fēng)向與輸電線路成垂直狀態(tài)。

由此可見，舞動故障是影響電網(wǎng)運行安全的關(guān)鍵因素，輕則導(dǎo)致輸電線路零部件損壞，如相間間隔棒損壞（如圖1所示）、子導(dǎo)線間隔棒破損；重則導(dǎo)致輸電線路絕緣子鋼腳斷裂倒地（如圖2所示）、導(dǎo)線斷股、桿塔倒地。

圖1 相間間隔棒損壞

圖2 絕緣子鋼腳斷裂倒地

1.2 舞動成因

對輸電線路舞動故障進行綜合分析，了解到導(dǎo)致110kV緊湊型輸電線路發(fā)生舞動的原因主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.2.1 外界環(huán)境影響因素

外界環(huán)境因素是影響輸電線路發(fā)生舞動事故的關(guān)鍵因素，其影響程度相對較大，所帶來的危害也相對較為嚴(yán)重。對外界環(huán)境因素進行劃分，又可分為以下幾點：

(1)氣象因素

風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、覆冰厚度等是影響輸電線路產(chǎn)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(fēng)力。在此環(huán)境下，位于地勢開闊通風(fēng)口地區(qū)的輸電線路，其風(fēng)速相對較高，能夠達(dá)到4m/s～20m/s。同時，風(fēng)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(fā)舞動事故的產(chǎn)生。一般情況下，當(dāng)風(fēng)向與輸電線路夾角為90°時，形成舞動的概率越高，當(dāng)夾角為0°時，輸電線路產(chǎn)生舞動的概率越低。又如，舞動事故歸納與總結(jié)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線覆冰厚度達(dá)到10mm左右時，輸電線路易發(fā)生舞動[2]。由于覆冰厚度與溫度存在密切關(guān)聯(lián)性，在溫度驟降到零度以下或一天內(nèi)溫度變化明顯（在零度上下波動）時，輸電線路發(fā)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(jié)果。即設(shè)定輸電線路工況分別為：風(fēng)速為8m/s、風(fēng)速10m/s與風(fēng)速16m/s。輸電線路受風(fēng)影響角度設(shè)定為35°、45°，檔距為400。對其舞動情況進行模擬分析，得到表1所示結(jié)果。

表1 不同工況下110kV輸電線路舞動情況

(2)地形因素

在對舞動故障區(qū)段的地線進行分析過程中發(fā)現(xiàn)：相對于平原地區(qū)而言，位于山地或丘陵地帶的輸電線路發(fā)生舞動的可能性相對較小。追其原因，山地或丘陵地帶的輸電線路雖多處于風(fēng)口地帶，但由于山地或丘陵地區(qū)的地形相對復(fù)雜，且風(fēng)紊流系數(shù)相對較高。因此，不容易形成持久且穩(wěn)定的風(fēng)。而平原地區(qū)由于地形簡單，形成的風(fēng)梯度變化不明顯，以產(chǎn)生穩(wěn)定且持久性強的風(fēng)激勵，當(dāng)風(fēng)向與導(dǎo)向走向垂直時，以引發(fā)舞動故障的產(chǎn)生。

(3)季節(jié)因素

從輸電線路舞動時間進行分析，了解到本文所研究地區(qū)的輸電線路舞動多發(fā)

生在冬季、秋冬交替時期。故障產(chǎn)生的時間段以晝夜交替或一天內(nèi)溫度變化明顯的時間分為內(nèi)容。隨著氣候環(huán)境的不斷變化，輸電線路舞動的區(qū)段也在隨之而改變。

1.2.2 輸電線路自身因素

除外界因素外，輸電線路自身因素，包括線路塔型、線路導(dǎo)線截面積、檔距等，也是導(dǎo)致舞動故障產(chǎn)生的主要因素。就線路塔型而言，緊湊型輸電線路發(fā)生舞動的可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他類型的輸電線路。追其原因，緊湊型輸電線路導(dǎo)向之間的間距相對較少，通常在6.7m～7m之間。因此，易受外界因素影響，在發(fā)生舞動后，出現(xiàn)相間短路故障。與此同時，110kV輸電線路中，相同檔距條件下，截面積較大的導(dǎo)線，其扭轉(zhuǎn)剛度相對較大，因此當(dāng)導(dǎo)線覆冰時，更容易產(chǎn)生凸出冰翼，從而引發(fā)舞動停電跳閘故障的產(chǎn)生。此外，其他條件不變，輸電線路的檔距越大，發(fā)生舞動故障的可能性越大，且舞動故障對導(dǎo)線、桿塔等所帶來的影響越大。追其原因，大檔距，容易增強導(dǎo)線舞動幅度，當(dāng)幅度超過一定數(shù)值時，導(dǎo)線將產(chǎn)生損壞，引發(fā)停電故障的產(chǎn)生。

2 輸電線路舞動防范措施

關(guān)于輸電線路舞動防范，通?？蓮墓芾砼c技術(shù)2個層面入手，采取行之有效措施進行處理，降低輸電導(dǎo)線舞動的不利影響。

就導(dǎo)線舞動管理而言：（1）立足區(qū)域氣候條件、地線情況，充分考慮氣候與地線之間的關(guān)系，進行輸電線路塔型設(shè)計，減少緊湊型線路的應(yīng)用，降低氣候與地線對緊湊型輸電線路的影響。（2）依托自動化、智能化等先進技術(shù)，構(gòu)建在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)，對輸電線路進行監(jiān)測與分析，實現(xiàn)微氣象數(shù)據(jù)的有效分析，探尋舞動規(guī)律，并以此為依據(jù)，制定相適宜的防范方案。（3）聯(lián)系輸電線路運行狀況與區(qū)域氣候變化情況，繪制輸電線路舞動區(qū)域分布圖，并以此為依據(jù)，指導(dǎo)線路檢修與舞動防治工作。

圖3 配置相間間隔棒次檔距舞動示意圖

就導(dǎo)線技術(shù)改進而言：（1）根據(jù)不同區(qū)段舞動嚴(yán)重程度，配置相適宜的防舞動相間間隔棒，如環(huán)式連接間隔棒、線夾回轉(zhuǎn)式導(dǎo)線間隔棒等，進行舞動防治；（2）對于大檔距輸電線路，通過配置耐張塔或直線塔來縮短檔距，降低舞動影響。同時，也可在大檔距中配置防舞動拉線，以控制輸電線路舞動的產(chǎn)生，實現(xiàn)舞動防范；（3）對極易產(chǎn)生舞動和舞動影響較大的區(qū)域，進行針對性線路改造，以減少舞動的產(chǎn)生或?qū)崿F(xiàn)輸電線路抗舞動能力的提升，從而降低舞動故障對電網(wǎng)安全運行的不利影響[3]。

3 結(jié)論

綜上所述，本文以110kV輸電線路為例，就影響輸電線路產(chǎn)生舞動故障的因素進行了分析。分析表明，影響輸電線路產(chǎn)生舞動故障的因素有很多，而地形因素、自然氣象因素、輸電線路參數(shù)等是導(dǎo)致舞動故障產(chǎn)生的主要因素。對此，電力企業(yè)以及相關(guān)工作人員在輸電線路建設(shè)與管理過程中，應(yīng)明確掌握輸電線路舞動故障成因，并根據(jù)實際情況，從管理與技術(shù)兩個層面入手，進行防范，以提升管控質(zhì)量，增強輸電線路運行的安全水平。