楊繼東

(中國葛洲壩集團電力有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443099)

在冬季和初春季節(jié)，當(dāng)風(fēng)水平吹到覆冰的導(dǎo)線上，由于導(dǎo)線覆冰呈現(xiàn)非圓截面，會產(chǎn)生空氣振動，由此易造成導(dǎo)線產(chǎn)生自激振動，形如舞龍，也稱舞動，導(dǎo)線舞動頻率低(約0.1～3 Hz)、振幅大(可達10 m以上)[1-2]。舞動一定情況下，會造成輸電線路相間閃絡(luò)、絕緣子金具及部件損壞、跳線引流線損壞及傷斷導(dǎo)線，嚴重情況下可能危及桿塔，造成桿塔橫擔(dān)撕裂和倒塔。

1 舞動的成因

產(chǎn)生導(dǎo)線舞動的原因很復(fù)雜，與地形地貌、氣候、線路自身結(jié)構(gòu)等多方面因素有關(guān)，人類對其的認識還非常有限。經(jīng)過國內(nèi)外對導(dǎo)線舞動的研究，引起導(dǎo)線舞動的因素主要有以下幾個方面[3-5]。

1)覆冰。覆冰是造成線路舞動的主要原因之一。雨凇、霜凇及降雪的情況下，導(dǎo)線容易發(fā)生覆冰，導(dǎo)線覆冰呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，冰厚從幾毫米到幾十毫米，在風(fēng)的激勵下易發(fā)生舞動。

2)風(fēng)速及風(fēng)向。當(dāng)風(fēng)向與線路走向的夾角大于等于45°時，風(fēng)速保持在4～20 m/s，導(dǎo)線易發(fā)生舞動，而且夾角越接近90°，對不均勻覆冰后導(dǎo)線的激勵效果越強，對導(dǎo)線產(chǎn)生的升力越大，發(fā)生舞動的可能性越大。

3)線路結(jié)構(gòu)及參數(shù)。線路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)也是形成舞動的重要因素。這些因素包括：分裂導(dǎo)線、弧垂、張力、檔距、導(dǎo)線的特性與參數(shù)及桿塔結(jié)構(gòu)等。

2 輸電線路舞動特點分析

根據(jù)收集到的輸配電線路舞動資料，從氣象、地形、線路結(jié)構(gòu)參數(shù)等進行了分析。

2.1 輸電線路舞動的氣象特點分析

低溫氣候下的微風(fēng)是造成導(dǎo)線舞動的主要激勵源，它們的產(chǎn)生及其形態(tài)受氣象因素影響。氣候具有隨機性，同樣的雨凇條件下，不同風(fēng)速的大小，形成冰的形狀不同，進而影響空氣動力狀態(tài)。在舞動研究與計算時，需根據(jù)統(tǒng)計資料進行。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，每次舞動發(fā)生時，輸電線路所處地區(qū)都是因經(jīng)受強冷空氣影響，出現(xiàn)持續(xù)低溫雨雪冰凍天氣，伴隨著較長時間、較大范圍的降雨、降雪過程，凍雨在電力設(shè)施上迅速形成不均勻覆冰，并在持續(xù)穩(wěn)定的大風(fēng)作用下，最終導(dǎo)致線路發(fā)生舞動。

圖1～3是不同氣溫、覆冰、風(fēng)速與輸電線路舞動條數(shù)的關(guān)系。

圖1 不同氣溫下舞動檔數(shù)

圖2 不同覆冰下舞動檔數(shù)

圖3 不同風(fēng)速下舞動檔數(shù)

從圖1至圖3可知，氣溫在-2～-3℃、覆冰厚度在4～6 mm、風(fēng)速在7～9 m/s、凍雨、小雪或雪粒天氣情況下較易發(fā)生大范圍舞動。

2.2 輸電線路舞動的線路走向及地理特點分析

如果風(fēng)向與物體的軸線之間有一個夾角，風(fēng)激勵力的垂直分量起主要激振作用，與物體軸線平行的分量不起激勵作用?；诖耍€路舞動的大小及狀態(tài)與風(fēng)向?qū)?dǎo)線軸線的夾角有關(guān)。

風(fēng)向具有隨機性，導(dǎo)線的舞動是由冰和風(fēng)的聯(lián)合作用產(chǎn)生的。通過常年的風(fēng)向與風(fēng)速的統(tǒng)計，可以得到舞動所需的風(fēng)向和風(fēng)速值。

線路舞動情況和地形地貌情況關(guān)系如圖4所示。

圖4 線路舞動條數(shù)與地形地貌之間的關(guān)系柱圖

由圖4可以看出，舞動大多數(shù)發(fā)生在平原和丘陵地區(qū)。從圖5分析得出，懸點高差在0～4 m的線路區(qū)段舞動達到1 591檔，占全部舞動區(qū)段的57.2%，呈現(xiàn)為懸點高差越小，線路舞動范圍越大。但此趨勢只是針對已發(fā)生舞動的線路而言，并不能說明高差對舞動有決定性因素影響，因舞動地型均為開闊的平原地域，平原地形桿塔高差本身就不大，因此可能是舞動的地形特點造成了此分析結(jié)論的出現(xiàn)。

圖5 桿塔懸掛點高差與舞動檔數(shù)關(guān)系

2.3 冬季線路舞動新特點

覆冰、風(fēng)的激勵和線路結(jié)構(gòu)參數(shù)三個方面的因素決定了導(dǎo)線舞動的產(chǎn)生。2009～2010年線路發(fā)生的舞動，其發(fā)生條件、舞動表現(xiàn)形式、造成的后果等與以往的舞動規(guī)律基本一致。

2.3.1 舞動發(fā)生頻率高

2009年11月至2010年1月不足3個月內(nèi)共發(fā)生三次大規(guī)模舞動現(xiàn)象。圖6為2009年11月至2010年1月與2000年至2008年內(nèi)發(fā)生線路舞動情況對比。由圖6可見，2009年11月至2010年1月這3個月內(nèi)發(fā)生舞動的線路總數(shù)比2000年至2008年這8年發(fā)生舞動線路的總數(shù)還多。

2.3.2 舞動區(qū)域在擴大

舞動區(qū)域由傳統(tǒng)易舞區(qū)擴展到舞動少發(fā)區(qū)，本次舞動涉及8個省份。由圖7和圖8對比可以看出，山西、江西、山東等傳統(tǒng)舞動少發(fā)區(qū)域在2009年至2010年冬季發(fā)生了大范圍的舞動。這就說明隨著氣候的不斷變化，舞動的范圍在擴大，頻率在增強，應(yīng)引起高度重視。

舞動不再局限于平原地區(qū)，2009年11月河南、山西山區(qū)線路發(fā)生了舞動。調(diào)查表明，山區(qū)線路在山頂、山埡口以及丘陵爬坡處等區(qū)域較易發(fā)生舞動。2009年11月至2010年1月舞動線路波及10～500 kV各電壓等級的輸配電線路。

圖6 線路舞動條數(shù)對比

圖7 2000年至2008年220～500 kV線路舞動區(qū)域分布特點

圖8 2009年至2010年冬季220～500 kV線路舞動區(qū)域分布特點

2.3.3 舞動線路多為同塔雙回線路

由表1可見：同塔雙回線路發(fā)生舞動的條數(shù)遠遠大于單回路發(fā)生舞動的條數(shù)。

表1 2009年至2010年冬季單、雙回線路舞動對比表

3 結(jié) 語

通過對本次輸電線路舞動情況進行較全面的統(tǒng)計分析，結(jié)論如下。

1)舞動易發(fā)生的條件一般是風(fēng)速：7～9 m/s，覆冰厚度：4～6 mm，氣溫：-2～-3℃；地形一般為：平原開闊地、丘陵、江河湖面等。氣候的變化，舞動不再局限于平坦、開闊地帶。

2)導(dǎo)線分裂數(shù)越多、導(dǎo)線截面越大，越易在特定條件下會發(fā)生舞動。

3)導(dǎo)線掛點高差不對舞動有決定性因素影響。