王宏杰

【摘 ?要】據(jù)公開數(shù)據(jù)統(tǒng)計，自上世紀五十年代至今，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。

【關(guān)鍵詞】輸電線路;導(dǎo)線舞動;防范措施

1引言

傳輸線導(dǎo)體舞動目前是電氣工程領(lǐng)域的一個嚴重問題，對傳輸線的損壞非常大。隨著當今社會的經(jīng)濟發(fā)展，家庭以及企業(yè)等各個單位對電量的需求都在不斷增加。因此，采取有效措施，確保輸電線路暢通安全，盡可能減少電網(wǎng)事故，已成為亟待解決的問題。

2導(dǎo)線舞動的機理

架空輸電線路導(dǎo)線的擺動大致分為3大類：微風振動、次檔距振蕩和舞動。微風振動是一種卡門渦流引起頻率為5赫茲到120赫茲的高頻率、振幅為導(dǎo)線直徑的3倍以下的小振幅導(dǎo)線振動現(xiàn)象;次檔距振蕩是指風的尾流效應(yīng)引起的多分裂導(dǎo)線子導(dǎo)線在次檔距內(nèi)頻率為1赫茲到5赫茲、振幅為導(dǎo)線直徑的4-20倍的水平振動;舞動是指導(dǎo)線在不對稱覆冰及風力的作用下引起的一種頻率為0.1赫茲到3赫茲的低頻率、振幅為導(dǎo)線直徑的20-300倍的大振幅振動現(xiàn)象。舞動和次檔距振蕩相對于微風振動來說發(fā)生的頻率較低，舞動一般發(fā)生在冬季，分裂導(dǎo)線發(fā)生頻率高于單導(dǎo)線。導(dǎo)線舞動的能量非常大，并且持續(xù)時間也較長，一旦導(dǎo)線發(fā)生舞動，就會造成輸電線路出現(xiàn)短路、斷線、倒塔等重大災(zāi)害事故，從而導(dǎo)致大面積停電，造成重大經(jīng)濟損失，同時嚴重影響人民社會生活帶來不便。冬季，導(dǎo)線發(fā)生覆冰后，在風的作用下，冰會形成類似新月的非對稱形狀，其剖面形狀類似機翼，在風的作用下，導(dǎo)線的不同位置形成的升力不同，因此會誘發(fā)導(dǎo)線產(chǎn)生一種0.1赫茲到3赫茲低頻率大振幅的自激振蕩，由于其形態(tài)上下翻飛，形如龍舞，故稱之為舞動?？傮w來說，影響輸電線路導(dǎo)線舞動的主要有以下原因：（1）導(dǎo)線覆冰的影響。（2）風速和風向的影響。（3）線路結(jié)構(gòu)與參數(shù)的影響。（4）力學及地形的影響。

3輸電線路舞動的不良影響

就某省超高壓輸電線路出現(xiàn)線路舞動時現(xiàn)象進行說明，線路舞動產(chǎn)生的跳閘復(fù)合的比例很低，在2010年11月到2012年4月初以來該省出現(xiàn)風偏故障總計有3例，這些伴隨著的線路跳閘無一是復(fù)合的。這些都是在非計劃里的線路停用，發(fā)生后對該省的經(jīng)濟損失巨大。因為線路舞動的產(chǎn)生往往都有強風，所以線路重合需要的動作時間將會變長，所以說輸電線路出現(xiàn)這種故障后將很難重新復(fù)合。由于影響范圍和危害程度巨大，是歷年以來比較罕見的一次。導(dǎo)致的多條輸電線路故障一時之間難以解決，很多工廠因為此次事故停產(chǎn)。而且在事故發(fā)生后進行處理也比較麻煩，很難及時的恢復(fù)到原有的狀態(tài)。這次事故主要造成了是輸電線路的跳閘、輸電鐵塔的橫擔受損害、輸電線路中存在的螺栓受脫落、輸電線路的引流線被破壞、輸電線路的絕緣子以及間隔棒收到損害、防振錘產(chǎn)生滑落。所以要把這些事故中具體的原因發(fā)生提出針對性的改進措施，在提高輸電線路局部抗舞動能力的同時，進而對整個輸電線路的抗舞動能力能夠滿足惡劣的自然天氣環(huán)境。

4輸電線路導(dǎo)線舞動的防范措施

傳輸線導(dǎo)體舞動的預(yù)防和控制是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。因此，有必要在規(guī)劃設(shè)計，運營維護，避障，抵制，預(yù)防等各個方面進行綜合管理，實現(xiàn)舞動管理的全過程。

4.1避舞設(shè)計

在技術(shù)經(jīng)濟指標允許的條件下，選取合理的路徑和線路走向。①新建的線路應(yīng)盡量避開強舞動、舞動多發(fā)的地區(qū)，盡可能避開凍雨地帶或雨淞地帶。②盡量避開冬季多風、電線易覆冰且風相與線路的交角接近于正交的開闊江河、峽谷、山脊和迎風山坡等易舞動的地段。③在平原開闊地帶搭線時，應(yīng)盡量避免線路走向與冬季主風向的夾角過大，一般要小于45°為最好，也就是說夾角越小越不容易發(fā)生舞動。

4.2防舞設(shè)計

典型線路的導(dǎo)線防舞設(shè)計方法主要有：（1）單導(dǎo)線線路防舞設(shè)計：對于電壓等級較低線路，相導(dǎo)線多為單導(dǎo)線，可采用相間間隔棒、失諧擺、防振鞭等。但防振鞭為實現(xiàn)國產(chǎn)化，造價較高。（2）分裂導(dǎo)線線路防舞設(shè)計：適用于分裂導(dǎo)線的防舞動設(shè)備較多，根據(jù)我國防舞經(jīng)驗，可采用線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、雙擺放武器、相間間隔棒、偏心重錘、集中防震錘等。（3）緊湊線路防舞動設(shè)計：對于500kV及以上的緊湊型線路，考慮其線路特點，防舞設(shè)計優(yōu)先采用回轉(zhuǎn)式間隔棒，其次是相間間隔棒，也可將二者組合應(yīng)用，防舞效果更好。（4）特高壓線路防舞動設(shè)計：特高壓線路由于電壓等級高、導(dǎo)線對地位置高、檔距大、分裂數(shù)多、導(dǎo)線截面大，特高壓線路的防舞設(shè)計優(yōu)先采用線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒或線夾回轉(zhuǎn)式雙擺防舞器，其次是失諧間隔棒等。（5）限位式防舞設(shè)計。舞動初期，隨著導(dǎo)線系統(tǒng)風能的積聚，導(dǎo)線發(fā)生小幅度的橫向振動，并且會產(chǎn)生橫向振動與扭轉(zhuǎn)向振動的耦合作用。如果不采取措施，隨著風能的輸入，舞動幅值會不斷增大，最終產(chǎn)生低頻率（一般0.1-3Hz）、大振幅（一般>3m）的嚴重舞動，造成線路機械和電氣故障，嚴重威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。限位式防舞是指針對不同線路舞動特點，在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，在可能發(fā)生舞動振型的波腹處增加約束裝置，在安裝點處形成波節(jié)點，以實現(xiàn)對舞動抑制作用的防舞方法。在1個檔距中，如能形成若干個節(jié)點（即不發(fā)生振動的點），相鄰2個節(jié)點之間就形成1個節(jié)距，這樣就能把振動限制在各個節(jié)距之內(nèi)了。通過對節(jié)點的合理布置，使振動得以抑制，或使各節(jié)距內(nèi)的振動在以行波形式傳播時相互干擾、相互削弱或抵消，從而達到抑制舞動的目的。分析認為在導(dǎo)線檔中若干位置布置拉線式約束是可行的，限制舞動初期的導(dǎo)線振動，并限制導(dǎo)線橫向振動與扭轉(zhuǎn)向振動的耦合，從而能抑制舞動的發(fā)生。如何在導(dǎo)線上合理、有效地配置限位式防治裝置，以及防舞裝置的機械和電氣性能設(shè)計是限位式防舞技術(shù)的關(guān)鍵。

4.3抑舞設(shè)計

對于線路舞動嚴重的地區(qū)，可通過調(diào)整或改變導(dǎo)線系統(tǒng)參數(shù)來起到抑制舞動的作用，具體地說，就是通過應(yīng)用防舞設(shè)備來預(yù)防線路舞動發(fā)生。筆者建議，在線路舞動嚴重的地區(qū)，可通過在輸電線路上安裝防舞動設(shè)備的方式來減弱舞動強度、減小舞動規(guī)模。例如，相間間隔棒主要適用于220kV以下的輸電線路;雙擺防舞器防舞動效果好、安裝方便，主要適合于分裂導(dǎo)線;偏心重錘也適用于分裂導(dǎo)線，防舞動效果良好，但須注意對微風震動的影響;線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒不會對線路產(chǎn)生副作用，防舞動效果非常好;失諧擺一般不適用于分裂導(dǎo)線，主要適合110kV的單導(dǎo)線線路。除此之外，在電力系統(tǒng)正常運行過程中，必須加強防舞動設(shè)備的維護，每月定時巡視輸電線路，可以使用無人機、望遠鏡等設(shè)備檢查輸電線路運行及配件情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并予以解決。在輸電線路停電檢修過程中，必須打開防舞動裝置進行檢查，了解裝置各部分的運行及損傷情況，確定無問題之后再將防舞動設(shè)備安裝牢固。

5結(jié)束語

綜上所述，在一定的氣候條件下，一定的風速、風向及導(dǎo)線的迎風面覆冰增加是導(dǎo)線舞動的主要原因。本文以輸電線路舞動的特點及原因為切入點，從避舞設(shè)計、防舞設(shè)計、抑舞設(shè)計等角度，詳細論述了輸電線路舞動的防范措施，多角度入手，旨在更好地保證輸電線路運行安全。

參考文獻：

[1]褚雙偉，熊小伏，劉善峰，廖崢，王建.計及輸電線路舞動預(yù)測的電網(wǎng)短期風險評估[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2018，4609：86-93.

[2]耿亮，王崢，王海寶，李良.基于加速度傳感器的輸電線路舞動監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)及應(yīng)用[J].電氣時代，2018，04：80-84.

[3]尹暉，張曉鳴，李小祥，管保安，呂中賓，謝凱.基于視頻監(jiān)測的輸電線路舞動信息提取與頻譜分析[J].高電壓技術(shù)，2017，4309：2889-2895.

（作者單位：呼和浩特市電力勘察設(shè)計院有限公司）