输电线路导线舞动及其防范措施分析
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【摘 要】据公开数据统计，自上世纪五十年代至今，我国发生的已记载的舞动事件超过六十起，涉及不同等级的输电线路。输电线路舞动的产生，以已发导线坠落、高压输电线路螺栓松动、绝缘子破损、跳线、输电线路导线断股等问题的产生，从而影响电力系统运行的稳定与安全。由此可见，加强输电线路舞动分析及防范措施研究，是提升电力系统稳定、安全与可靠运行重要举措，有利于推动我国电力事业优化发展。
【关键词】输电线路;导线舞动;防范措施
1引言
传输线导体舞动目前是电气工程领域的一个严重问题，对传输线的损坏非常大。随着当今社会的经济发展，家庭以及企业等各个单位对电量的需求都在不断增加。因此，采取有效措施，确保输电线路畅通安全，尽可能减少电网事故，已成为亟待解决的问题。
2导线舞动的机理
架空输电线路导线的摆动大致分为3大类：微风振动、次档距振荡和舞动。微风振动是一种卡门涡流引起频率为5赫兹到120赫兹的高频率、振幅为导线直径的3倍以下的小振幅导线振动现象;次档距振荡是指风的尾流效应引起的多分裂导线子导线在次档距内频率为1赫兹到5赫兹、振幅为导线直径的4-20倍的水平振动;舞动是指导线在不对称覆冰及风力的作用下引起的一种频率为0.1赫兹到3赫兹的低频率、振幅为导线直径的20-300倍的大振幅振动现象。舞动和次档距振荡相对于微风振动来说发生的频率较低，舞动一般发生在冬季，分裂导线发生频率高于单导线。导线舞动的能量非常大，并且持续时间也较长，一旦导线发生舞动，就会造成输电线路出现短路、断线、倒塔等重大灾害事故，从而导致大面积停电，造成重大经济损失，同时严重影响人民社会生活带来不便。冬季，导线发生覆冰后，在风的作用下，冰会形成类似新月的非对称形状，其剖面形状类似机翼，在风的作用下，导线的不同位置形成的升力不同，因此会诱发导线产生一种0.1赫兹到3赫兹低频率大振幅的自激振荡，由于其形态上下翻飞，形如龙舞，故称之为舞动。总体来说，影响输电线路导线舞动的主要有以下原因：（1）导线覆冰的影响。（2）风速和风向的影响。（3）线路结构与参数的影响。（4）力学及地形的影响。
3输电线路舞动的不良影响
就某省超高压输电线路出现线路舞动时现象进行说明，线路舞动产生的跳闸复合的比例很低，在2010年11月到2012年4月初以来该省出现风偏故障总计有3例，这些伴随着的线路跳闸无一是复合的。这些都是在非计划里的线路停用，发生后对该省的经济损失巨大。因为线路舞动的产生往往都有强风，所以线路重合需要的动作时间将会变长，所以说输电线路出现这种故障后将很难重新复合。由于影响范围和危害程度巨大，是历年以来比较罕见的一次。导致的多条输电线路故障一时之间难以解决，很多工厂因为此次事故停产。而且在事故发生后进行处理也比较麻烦，很难及时的恢复到原有的状态。这次事故主要造成了是输电线路的跳闸、输电铁塔的横担受损害、输电线路中存在的螺栓受脱落、输电线路的引流线被破坏、输电线路的绝缘子以及间隔棒收到损害、防振锤产生滑落。所以要把这些事故中具体的原因发生提出针对性的改进措施，在提高输电线路局部抗舞动能力的同时，进而对整个输电线路的抗舞动能力能够满足恶劣的自然天气环境。
4输电线路导线舞动的防范措施
传输线导体舞动的预防和控制是一項复杂的系统工程。因此，有必要在规划设计，运营维护，避障，抵制，预防等各个方面进行综合管理，实现舞动管理的全过程。
4.1避舞设计
在技术经济指标允许的条件下，选取合理的路径和线路走向。①新建的线路应尽量避开强舞动、舞动多发的地区，尽可能避开冻雨地带或雨淞地带。②尽量避开冬季多风、电线易覆冰且风相与线路的交角接近于正交的开阔江河、峡谷、山脊和迎风山坡等易舞动的地段。③在平原开阔地带搭线时，应尽量避免线路走向与冬季主风向的夹角过大，一般要小于45°为最好，也就是说夹角越小越不容易发生舞动。
4.2防舞设计
典型线路的导线防舞设计方法主要有：（1）单导线线路防舞设计：对于电压等级较低线路，相导线多为单导线，可采用相间间隔棒、失谐摆、防振鞭等。但防振鞭为实现国产化，造价较高。（2）分裂导线线路防舞设计：适用于分裂导线的防舞动设备较多，根据我国防舞经验，可采用线夹回转式间隔棒、双摆放武器、相间间隔棒、偏心重锤、集中防震锤等。（3）紧凑线路防舞动设计：对于500kV及以上的紧凑型线路，考虑其线路特点，防舞设计优先采用回转式间隔棒，其次是相间间隔棒，也可将二者组合应用，防舞效果更好。（4）特高压线路防舞动设计：特高压线路由于电压等级高、导线对地位置高、档距大、分裂数多、导线截面大，特高压线路的防舞设计优先采用线夹回转式间隔棒或线夹回转式双摆防舞器，其次是失谐间隔棒等。（5）限位式防舞设计。舞动初期，随着导线系统风能的积聚，导线发生小幅度的横向振动，并且会产生横向振动与扭转向振动的耦合作用。如果不采取措施，随着风能的输入，舞动幅值会不断增大，最终产生低频率（一般0.1-3Hz）、大振幅（一般>3m）的严重舞动，造成线路机械和电气故障，严重威胁电网的安全稳定运行。限位式防舞是指针对不同线路舞动特点，在模态分析的基础上，在可能发生舞动振型的波腹处增加约束装置，在安装点处形成波节点，以实现对舞动抑制作用的防舞方法。在1个档距中，如能形成若干个节点（即不发生振动的点），相邻2个节点之间就形成1个节距，这样就能把振动限制在各个节距之内了。通过对节点的合理布置，使振动得以抑制，或使各节距内的振动在以行波形式传播时相互干扰、相互削弱或抵消，从而达到抑制舞动的目的。分析认为在导线档中若干位置布置拉线式约束是可行的，限制舞动初期的导线振动，并限制导线横向振动与扭转向振动的耦合，从而能抑制舞动的发生。如何在导线上合理、有效地配置限位式防治装置，以及防舞装置的机械和电气性能设计是限位式防舞技术的关键。
4.3抑舞设计
对于线路舞动严重的地区，可通过调整或改变导线系统参数来起到抑制舞动的作用，具体地说，就是通过应用防舞设备来预防线路舞动发生。笔者建议，在线路舞动严重的地区，可通过在输电线路上安装防舞动设备的方式来减弱舞动强度、减小舞动规模。例如，相间间隔棒主要适用于220kV以下的输电线路;双摆防舞器防舞动效果好、安装方便，主要适合于分裂导线;偏心重锤也适用于分裂导线，防舞动效果良好，但须注意对微风震动的影响;线夹回转式间隔棒不会对线路产生副作用，防舞动效果非常好;失谐摆一般不适用于分裂导线，主要适合110kV的单导线线路。除此之外，在电力系统正常运行过程中，必须加强防舞动设备的维护，每月定时巡视输电线路，可以使用无人机、望远镜等设备检查输电线路运行及配件情况，及时发现问题并予以解决。在输电线路停电检修过程中，必须打开防舞动装置进行检查，了解装置各部分的运行及损伤情况，确定无问题之后再将防舞动设备安装牢固。
5结束语
综上所述，在一定的气候条件下，一定的风速、风向及导线的迎风面覆冰增加是导线舞动的主要原因。本文以输电线路舞动的特点及原因为切入点，从避舞设计、防舞设计、抑舞设计等角度，详细论述了输电线路舞动的防范措施，多角度入手，旨在更好地保证输电线路运行安全。
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（作者单位：呼和浩特市电力勘察设计院有限公司）
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