输电线路舞动灾害防治措施

吴威

摘 要：输电线路通常都在户外，运行过程中会因自然环境的作用而发生多种自然灾害，线路舞动就是其中最为常见的一种。线路舞动产生的危害是巨大的，轻者引起相间线路的闪络、金具磨损、导线烧伤、断股等现象；重者会造成线路跳闸停电、金具断裂、脱落、断线、倒塔等严重后果。因此积极对输电线路舞动进行分析，探究防治措施是极为重要的。

关键词：输电线路；舞动；防治措施

架空输电线路的舞动是一种由于空气动力不稳定而产生的现象。输电线路舞动是低频的一种，其频率在0.1Hz～3Hz的范围内，舞动振幅是导线直径的10～300倍，舞动一般发生在多分裂输电线路上，且具有一定的时间段。下文通过对输电线路舞动的特点进行分析，探究其防治措施。

一、输电线路舞动的特点

1.舞动范围较大，频率高

输电线路舞动这一故障具有一定的普遍性，舞动多发生在寒冷的冬天，一般是当年的11月份到次年的3月份，尤其是在大风寒冷、冰霜雨雪这类极端的天气中，线路舞动发生的频率是相当高的。对于电压在10kV～500kV等级的输电线路，舞动故障的发生具有全局性，甚至会波及周边地域输电线路，造成大范围舞动故障的形成。

2.输电线路损失相对严重

对输电线路舞动的现场进行考察，其有很大的可能导致电气故障事件的发生，螺栓松动或者是脱落的现象也是极为普遍的，金属器具以及绝缘子极易遭到损坏，输电线路断线或者是断股现象也是极为常见的。据有关资料显示，输电线路发生舞动故障之时，常常会导致输电线路出现300多次跳闸故障，机械故障也是不下百次的。在产生跳闸故障的线路中，单相跳闸故障所占的比例在3层左右，相间故障比例大于70%，输电线路断股故障、金属器具损坏故障、杆塔结构发生破坏故障所占的比例均不大于10%。

3.新型线路对外界环境抵御能力较差

与普通线路相比较，在相同的气候条件以及地理条件下，新型线路更有很大的可能发生舞动故障。也就是说，新型线路一旦发生舞动故障，线路跳闸、断股、机械等各种类型故障发生的概率会更大。近些年有研究工作表明，发生舞动故障频率最高的线路为同塔双回线路，与紧凑型输电线路相比较，单回线路发生舞动故障的几率又是极高的。

二、输电线路舞动的主要原因

本文作者总结长期的工作经验，认为输电线路舞动这一故障的产生与风速、风向、流动状态相关，又与输电线路自身的结构与参数数值大小密切相关。对其舞动的原因进行剖析，具体可以表现在以下几个方面：

一是因为现阶段各电压等级输电线路在设计的过程中没有标明与线路舞动有关的基础性防治技术或者是措施，易舞区段划分得相对模糊化，种种因素的叠加，最終致使后期防治舞动措施的实施产生很大的难度；第二，相关资料记载，输电线路设计的载荷大多数属于静载负荷，但是线路在发生舞动时产生的却是波动幅度较大的动载荷，此时线路舞动势必会造成杆塔横担挂线这些部位的承受荷载日益加大，最终超出最大设计荷载的数值，此时对横担以及铁塔螺栓造成极大的破坏；第三，杆塔在规划与建设的过程中，风向与线路转角的幅度与频度本应该是固定的，但是在实际情况中，输电线路舞动的方向存在较大的随意性，这样线路转动的角度有很大的可能大于设计值，横担方向的承载能力就会大于杆塔规定的承载能力，这就加大了横担失衡或者发生破损的几率。

三、防治输电线路舞动的措施

1.最好避开与易产生舞动故障的覆冰区域，并调整线路走向

一般而言，当温度在-5℃～0℃范围内，风速不低于10m/s的区域内，会增加输电线路舞动故障发生的概率。从风向的角度进行分析，在冰冻季节刮风的方向与线路轴线的夹角大于45°时，舞动故障易于形成。也就是说，夹角越小线路上受到的分离程度越小，此时就降低了舞动故障发生的几率。

因此在对输电线路进行设计的过程中，应该尽量避开冰冻、风向这类不利的因素。在经济允许的条件下，在先进技术的配合中，尽最大努力避开强舞动区域，尤其是在输电线路安置方向上，技术人员应该尽最大努力减小冬季风向与线路走向两者之间的夹角。

2.增强线路系统抵御舞动故障的能力

输电线路在形成舞动故障时，在垂直于线路的横截面内运转方向呈现的是椭圆形，当输电线路舞动的幅度过大时，相邻两根运动的线路就有很大的可能产生碰撞闪弧现象，极易造成线路损坏或跳闸故障。为了减少或者避免上述故障发生的几率，防舞措施的引进与应用可以对线路舞动的幅值产生控制作用。除了上述防舞措施之外，还可以在输电塔头的结构设计上大下功夫，也就是在相关措施的辅助下防止相邻线路之间、线路与地线之间产生碰线现象。此外，水平布置方式的应用，减少了线路之间碰线闪络现象的发生，这主要是因为该方式可以使技术人员按照一定的规则使线路舞动的水平方向位移远远小于线路水平相间的距离。总之，只有适当地加大地线与线路的垂直与水平距离，那么输电线路就会具有抵御舞动故障的能力。此外，增强杆塔塔身与横担的强度、改良金属器具的抗振能力，均可以减少输电线路金属器具发生松动或者损坏的几率，达到抵御舞动的效果。

3.与抑制输电线路舞动的相关措施

一是可以通过改善线路的性质去达到抑制舞动的目标，失谐摆、抑制扭振型防舞器、双摆防舞器这些防舞器具的应用就可以达到上述效果；二是线路系统自阻尼指标的提高可以到达抑制舞动的效果，例如由加拿大A.T.Edwards研发的终端阻尼器；三是扰流防舞器能借助扰乱沿档气流的方式达到抑制舞动的目标。当然，低居里点合金材料、防雪线路以及大电流融冰导线的应用取得的效果也是优良的；此外，增强输电线路运行的张力与缩短档距达到的效果也是极为乐观的。

结语

综上所述，输电导线在有冰层覆盖的情况下极易产生舞动的故障，对国际上先进的防舞措施进行研究，光纤加速度传感器在输电线路上的安装可以达到监测的目标。总之，防治输电线路舞动故障的措施是多样化的，只有积极地对典型线路舞动案例进行认真分析，总结相关经验，对与之相关的线路舞动理论进行验证与填补，为以后开展输电线路舞动治理奠定基础，保证舞动区线路的正常运行。

参考文献：

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