加強技術(shù)監(jiān)督 科學治理輸電線路舞動

沈慶河，曹繼寶，宋曉東，袁 杰

（1.山東電力研究院，山東 濟南 250002；2.山東陽谷供電公司，山東 陽谷 252300；3.山東電力集團公司，山東 濟南 250001；4.山東電力超高壓公司，山東 濟南 250021）

0 引言

2010年1月20日，受強冷空氣影響，山東出現(xiàn)了多年少見的大范圍凍雨、風雪天氣，全省氣溫持續(xù)在零攝氏度附近。上午8時開始山東各海區(qū)風力逐漸增大到7～8級、陣風10級的東北風，魯西北地區(qū)、半島地區(qū)和內(nèi)陸湖面也出現(xiàn)了7級陣風，山東中北部降雨逐漸轉(zhuǎn)為雨夾雪轉(zhuǎn)小到中雪，降水量在0～8.2 mm 之間，氣溫由 2～4℃逐漸降到－5～－8℃。

2010年2月28日山東出現(xiàn)大范圍雨雪天氣，魯西北東部、魯中和半島北部降大雪或暴雪，魯東南和半島南部降中雨、局部大雨。上午10時左右開始下起了小雨，中午12時多氣溫開始下降，渤海、渤海海峽、黃海北部和中部東北風7～8級陣風9～10級，內(nèi)陸地區(qū)東北風4級左右，陣風6～7級風力開始增大，降雨逐漸轉(zhuǎn)為雨夾雪轉(zhuǎn)小到中雪、局部大雪，氣溫由2℃降至－4℃左右。28日6時—3月1日6時全省平均降水量14 mm，其中青州最大34 mm，濟南市區(qū)20.4 mm。截止到3月1日8時，本次全省雨雪過程結(jié)束。

1 線路跳閘情況

自2010年1月20日8時18分起至21日6時止，大風造成輸電線路舞動，導(dǎo)致山東電網(wǎng)54條220～500 kV線路共計跳閘122條次，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)遭受嚴重破壞。其中，13條500 kV線路跳閘36條次，41條220 kV線路跳閘86條次。跳閘最多的是500 kV濰陽線、220 kV馬午線，分別達到8次。因蓬沈雙線跳閘，導(dǎo)致蓬萊電廠全停。

自2010年2月28日14時32分起至3月1日8止，舞動導(dǎo)至山東電網(wǎng)13條220～500 kV線路共計跳閘35條次。其中，7條500 kV線路跳閘26次、6條220 kV線路跳閘9次。

山東電網(wǎng)連續(xù)兩次發(fā)生大面積線路舞動，范圍之大、時間之長是歷史上從未發(fā)生過的。由于堅強的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和迅速反應(yīng)的應(yīng)急機制，沒有造成電網(wǎng)解列的重大事故。

2 線路舞動跳閘的特點

2.1 相間故障多

連續(xù)兩次大風寒潮造成的157次線路故障中，單相故障32次，相間故障125次，分別占20.38%、79.62%。其中，500 kV線路故障中，單相故障39次（62.9%），相間故障 23 次（37.1%）；220 kV 線路故障全部為相間故障。

2.2 同塔雙回線路舞動造成的故障多

500 kV舞動跳閘20條，其中15條是同塔雙回線路；220 kV舞動跳閘47條，其中36條是同塔雙回線路。同塔雙回（或多回）線路發(fā)生舞動的比例較高。

2.3 分裂導(dǎo)線舞動多

分裂導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)剛度高于單導(dǎo)線，同樣氣候條件下，比常規(guī)線路更易發(fā)生舞動事故。我省兩次舞動跳閘的67條（其中3條次是發(fā)生在3月1日）線路中有64條是分裂導(dǎo)線。

2.4 線路重復(fù)跳閘次數(shù)多

輸電線路發(fā)生舞動后，若天氣條件沒有大的變化，輸電線路會受到一個穩(wěn)定的風激勵，在風的作用下舞動持續(xù)時間長，會造成重復(fù)跳閘或重合不成。1月20日和2月28日發(fā)生跳閘的有38條線路重復(fù)跳閘，500 kV濰陽線和辛聊Ⅰ線各跳閘8次，濰嶗線跳閘7次；220 kV馬午線跳閘8次，馬李線跳閘7次。舞動區(qū)段較小的，故障點集中；舞動區(qū)段較大的，故障點分散。

2.5 500 kV單回線水平布置的線路跳閘特點

500 kV單回線水平布置的線路相間距離較大，導(dǎo)線舞動造成相間短路的幾率小，但易造成引流線對塔身放電，尤其是中相繞跳式的引流線。淄濰線83號和濰陽線49號均為中相引流線、濰嶗線55號塔為右相引流線對塔身放電。

3 舞動的危害

輸電線路發(fā)生舞動時，架空線路全檔做大幅度的波浪式振動，并兼有擺動，擺動軌跡順線路方向近似橢圓狀。導(dǎo)線舞動呈低頻高幅，且持續(xù)時間長，具有較大的危害性。垂直排列的導(dǎo)線容易發(fā)生舞動，常造成線路的相間短路；水平排列的導(dǎo)線也會發(fā)生舞動，造成與跨越物的電氣距離不夠而對跨越物放電、導(dǎo)線或跳線對塔身距離不夠而對桿塔放電等。因此舞動容易引起線路閃絡(luò)、金具損壞、倒塔、斷線、螺栓松脫、導(dǎo)線燒傷斷股等，從而造成重大經(jīng)濟損失。

3.1 舞動造成的500 kV線路典型設(shè)備損壞情況

500 kV輸電線路舞動造成多處導(dǎo)線燒傷、斷股，如圖1。

圖1 舞動閃絡(luò)造成導(dǎo)線燒傷、斷股

500 kV淄濰線83號塔大號側(cè)中相耐張絕緣子左串與導(dǎo)線連接金具斷裂，1號、2號子導(dǎo)線落地，引流線懸垂線夾斷裂，如圖2。

圖2 淄濰線83號鐵塔損壞情況

壽油I、II線26號、126號換位鐵塔塔腿基礎(chǔ)保護帽破裂，如圖3。

圖3 舞動造成塔腿基礎(chǔ)保護帽破裂

舞動造成多處導(dǎo)線間隔棒掉抓、損壞,造成濰陽線40號、49號塔橫擔水平主材裂紋，塔材螺栓有松動、脫落現(xiàn)象，如圖4和圖5。

圖4 塔材螺栓脫落

圖5 間隔棒損壞

3.2 本次舞動的原因

山東這兩次降水和降溫過程都是氣溫由2～4℃降到－4℃～－8℃，由降水轉(zhuǎn)為雨夾雪再轉(zhuǎn)為降雪，并伴有7～8級的東北風，導(dǎo)致導(dǎo)線不均勻覆冰，偏北風與東西走向的線路夾角大于45°，在大風的作用下造成部分線路導(dǎo)線舞動。

4 山東電網(wǎng)防舞動治理方案

山東省2006年威海220 kV威榮線發(fā)生舞動，2007年風暴潮時威海、煙臺和東營發(fā)生過線路舞動，2010年濟南、青島、淄博、濰坊、煙臺、泰安、濱州、威海和東營等地發(fā)生線路舞動。山東省的線路舞動區(qū)以濟南以東的淄博、濰坊和山東半島為主。結(jié)合山東分省的實際情況，針對運行線路和目前在建線路，提出以下初步防舞動原則和措施。

4.1 防舞動治理原則

4.1.1 分輕重緩急，逐步治理

對發(fā)生過舞動跳閘的線路，優(yōu)先進行治理；對與舞動跳閘線路同一走徑的線路，雖本次未發(fā)生舞動，但一旦具備舞動誘因即可能發(fā)生舞動的線路，要有計劃、分階段、科學的進行舞動治理；對功率輸送斷面的重要聯(lián)絡(luò)線，至少選取兩條東西走向的線路進行防舞動治理。

4.1.2 細化治理方案，確定治理重點

針對線路的具體情況逐段細化改造方案，改造的重點以東西走向、分裂導(dǎo)線、相導(dǎo)線垂直排列的線路為主。

4.1.3 重視導(dǎo)線排列方式改變處的防舞動治理

當導(dǎo)線排列方式發(fā)生改變（如：由垂直變?nèi)桥帕?、水平變?nèi)桥帕小⒅本€換位塔前后各一檔）以及導(dǎo)線下有跨越物的情況下，導(dǎo)線間距離和對地距離的安全裕度可能較小，舞動造成線路故障的可能性較大，故需特別重視。

4.2 防舞治理方案

4.2.1 500 kV線路治理方案

1）加裝線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒加雙擺防舞器。由于500 kV線路相間距離較大，相間間隔棒的長度一般在12 m以上，給制造和運行維護帶來許多不便，參考河南省姚邵500 kV線路舞動倒塔治理情況的經(jīng)驗，建議采取加裝線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒加雙擺防舞器。

防舞器的安裝即應(yīng)遵循集中與分散相結(jié)合的布置原則，或稱之為相對集中原則。具體而言，對一般線路檔距和大跨越，可采取宏觀集中、微觀分散的布置方式。

2）整塔采用防盜螺栓。針對鐵塔在此次事故中的損壞情況，結(jié)合山東電網(wǎng)基建階段線路鐵塔橫擔以下已經(jīng)全部安裝防盜螺栓（近年來新工程）的實際，建議將橫擔以上部分全部更換雙帽防盜、防松螺栓，即全塔身角鋼連接全部采用防盜、防松螺栓，提高塔身的抗舞能力。更換鐵塔橫擔以上連接螺栓，可以在線路不停電的情況下進行，拆除一個舊螺栓后，立即更換上一個新螺栓，不影響線路安全。由于耐張塔在舞動事故中受損嚴重，建議首先更換發(fā)生舞動地段耐張塔的螺栓。

3）更換部分絕緣子。通過對經(jīng)受線路舞動后的復(fù)合絕緣子進行抽樣試驗，外觀檢查未發(fā)現(xiàn)傘裙撕裂、護套受損、端部密封破壞等現(xiàn)象。從淄濰線和濰嶗線抽取5支德國赫斯特公司生產(chǎn)的120 kN跳線串復(fù)合絕緣子進行額定機械負荷試驗，有1支未通過，破壞負荷為96 kN；從濰嶗線抽取3支德國赫斯特公司生產(chǎn)的225 kN直線串復(fù)合絕緣子進行額定機械負荷試驗，有1支未通過，破壞負荷為220 kN。因此，對舞動幅度大、持續(xù)時間（超過4 h）較長的線路，絕緣子可能疲勞受損，結(jié)合停電進行更換。

4.2.2 110～220 kV線路治理方案

加裝相間間隔棒。從全國其他網(wǎng)省公司治理線路舞動的措施來看，絕大多數(shù)110～220 kV線路采用加裝相間間隔棒的防舞動措施。相間間隔棒防舞動效果好，在制造和運行方面已取得了成熟的經(jīng)驗，可以根據(jù)不同檔距進行加裝。

整塔采用防盜螺栓。將發(fā)生舞動區(qū)段內(nèi)線路桿塔的全塔身角鋼連接螺栓全部更換為防盜、防松螺栓，提高塔身的抗舞動能力。

更換部分絕緣子。對舞動幅度大、持續(xù)時間（超過4 h）較長的線路，絕緣子可能疲勞受損，建議進行更換。

4.2.3 10～35 kV線路治理方案

35 kV線路可采用相間間隔棒或失諧擺，10 kV線路采用失諧擺。

5 舞動線路技術(shù)監(jiān)督管理

5.1 采用防舞設(shè)計、從源頭抓起

線路設(shè)計階段要選擇合理的線路走向，盡量避開舞動多發(fā)地區(qū)及微氣象、微地形區(qū)域。適當提高線路的機械及電氣強度，以提高線路抗舞動的能力。針對雙回、多回線路舞動跳閘事故多的特點，在電網(wǎng)規(guī)劃階段，要適當留有部分單回路作為電網(wǎng)主要線路，當舞動發(fā)生時以確保對重要用戶的供電。

5.2 加強巡視、檢查

導(dǎo)地線舞動后，應(yīng)及時對線路舞動區(qū)段進行全面檢查，必要時采取登塔或走線的方式進行巡視，發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)按不同缺陷類別及時進行處理。對發(fā)現(xiàn)的異常情況應(yīng)進行詳細記錄，包括現(xiàn)場拍攝的錄像或照片，以便進一步分析原因。

5.2.1 桿塔檢查

對線路舞動范圍內(nèi)所有桿塔的塔身、橫擔等構(gòu)件、連接螺栓、導(dǎo)線掛點等處進行一次全面檢查，如發(fā)現(xiàn)有塔材變形、撕裂、脫落等情況應(yīng)立即進行補強或更換處理，對鐵塔螺栓松動、脫落、變形和水泥桿桿身裂紋等異常情況應(yīng)立即進行處理。

5.2.2 鐵塔基礎(chǔ)

檢查線路舞動區(qū)段鐵塔基礎(chǔ)是否發(fā)生變形及裂紋、基礎(chǔ)保護帽是否破壞、地腳螺栓是否松動或螺栓螺紋損壞等情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時進行處理。

5.2.3 金具檢查

對導(dǎo)地線舞動區(qū)段內(nèi)的線夾進行重點檢查；絕緣子金具應(yīng)無變形、銹蝕、松動、裂紋，連接處應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活；各種金具的銷子應(yīng)齊全、完好。

5.2.4 絕緣子檢查

各連接金屬銷有無脫落、銹蝕，鋼帽、鋼腳有無偏斜、裂紋、變形等現(xiàn)象。瓷質(zhì)（玻璃、瓷棒）絕緣子有無閃絡(luò)、裂紋、灼傷、破損等痕跡。復(fù)合絕緣子有無傘裙損傷、端部密封不良等情況。

5.2.5 導(dǎo)地線檢查

導(dǎo)地線有無銹蝕、斷股、損傷或灼傷、接點（尤其是耐張線夾引流板）過熱等情況，并檢查因?qū)У鼐€覆冰、舞動、蠕變等原因引起的弧垂及交叉跨越距離的變化情況。

5.2.6 防舞裝置檢查

對已采用的防舞措施（裝置），應(yīng)定期進行巡視和檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時處理，確保其運行狀況良好。

5.3 加強觀測和在線監(jiān)測

對舞動多發(fā)地區(qū)及微氣象、微地形區(qū)域加裝在線檢測裝置，廣泛搜集氣象資料，為防舞動治理積累第一手資料。導(dǎo)地線舞動在線監(jiān)測裝置可實時監(jiān)測、記錄導(dǎo)地線舞動的相關(guān)數(shù)據(jù)，如：覆冰厚度、形狀及導(dǎo)地線舞動時的風速、風向以及舞動的幅值、頻率、波形等參數(shù)，為預(yù)防和治理導(dǎo)地線舞動積累資料。

5.4 加強易舞區(qū)管理

對處于易舞動區(qū)域內(nèi)的線路，運行單位應(yīng)加強巡視和檢測；對發(fā)生舞動的線路，作為經(jīng)受一次不良工況記錄在案，在進行線路狀態(tài)評價和狀態(tài)檢修中予以考慮。

5.5 與舞動線路相關(guān)變電設(shè)備的監(jiān)督管理

立即對變壓器、高抗進行油色譜分析，并對舞動前后的結(jié)果進行對比，根據(jù)油色譜結(jié)果確定下一步監(jiān)督措施。

對變壓器套管、電流互感器、電壓互感器進行紅外測溫，并檢查電流互感器、電壓互感器(尤其線路電壓互感器)的密封狀況。

對斷路器跳閘時間、開斷電流等進行統(tǒng)計，根據(jù)不同斷路器的累積電壽命情況制定相應(yīng)的措施。對本次線路舞動故障跳閘次數(shù)較多的斷路器，應(yīng)加強巡視，若無異常現(xiàn)象不需要專門對斷路器停電進行試驗和檢修。但應(yīng)利用停電機會進行斷路器直阻、SF6氣體成分分析等試驗，檢查斷路器開斷短路電流后的健康狀況。

6 結(jié)論

導(dǎo)線舞動與導(dǎo)線覆冰和形狀、風速和風向、導(dǎo)線系統(tǒng)的自身參數(shù)等因素有關(guān)，是導(dǎo)線持續(xù)時間長的低頻高幅的自激振動，具有較大的危害性。導(dǎo)線舞動給輸電線路安全運行帶來重大威脅，需加強監(jiān)視和監(jiān)督，并采取科學有效的治理措施，以提高輸電線路的抗舞動能力，抑制輸電線路導(dǎo)線舞動的發(fā)生，確保輸電線路安全可靠運行。

［1］ 姜國慶，等.2006年初河南電網(wǎng)輸電線路舞動情況分析.

［2］ 王少華，蔣興良，等.輸電線路舞動的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀［J］.高電壓技術(shù),2005（10）.