山西電網(wǎng)500 kV緊湊型線路防舞動(dòng)治理

趙彥平，全明睿

（山西省電力公司檢修公司，山西 太原 030031）

1 引言

2009年11月—2011年10月，山西省電力公司檢修公司（以下簡稱公司）運(yùn)維的500 kV緊湊型輸電線路，受強(qiáng)降雪及凍雨天氣影響，發(fā)生了不同程度的覆冰舞動(dòng)現(xiàn)象，引起了線路發(fā)生機(jī)械和電氣故障，給電網(wǎng)運(yùn)行帶來巨大的威脅，這是山西省首次出現(xiàn)500 kV輸電線路大規(guī)模的舞動(dòng)現(xiàn)象。

輸電線路覆冰舞動(dòng)具有發(fā)生機(jī)理復(fù)雜、防治難度大和破壞力強(qiáng)的特點(diǎn)，存在的問題主要為現(xiàn)有防舞方法及防舞裝置應(yīng)用，僅能不同程度地抑制線路舞動(dòng)的強(qiáng)度，而不能完全消除舞動(dòng)的發(fā)生等。本文系統(tǒng)分析了舞動(dòng)發(fā)生的特點(diǎn)，以及目前防治措施的現(xiàn)狀，總結(jié)和制定了合理有效的防舞治理指導(dǎo)意見，以保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 2009—2011年線路舞動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn)分析

2.1 基本情況

2009年11月以來，覆冰舞動(dòng)引起線路跳閘7次，均為緊湊型線路。其中，2009年11月10—14日，500 kV朔云線因覆冰舞動(dòng)引起線路跳閘4次；2010年3月8日，500 kV云呂線因覆冰舞動(dòng)引起線路跳閘兩次；2011年10月15日，朔云線再次因覆冰舞動(dòng)引起線路跳閘1次。發(fā)生覆冰舞動(dòng)后，公司組織對線路鐵塔、導(dǎo)地線、金具、附屬設(shè)施進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)鐵塔及導(dǎo)地線損壞，但發(fā)生相間間隔棒連接金具損壞、脫落12處，對電網(wǎng)安全和可靠供電產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。

2.2 舞動(dòng)規(guī)律和特點(diǎn)

2.2.1 舞動(dòng)頻度明顯增加

2009年以來，每一次冰凍雨雪、大風(fēng)降溫天氣過程，都有線路舞動(dòng)事件發(fā)生，頻率明顯增加。

2.2.2 舞動(dòng)發(fā)生規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過歷年

2009年以前，未發(fā)現(xiàn)線路覆冰舞動(dòng)現(xiàn)象。2009年11月后，公司觀測到輸電線路舞動(dòng)6條14檔，均為500 kV線路。

2.2.3 緊湊型線路抗舞能力較弱

緊湊型線路起舞所需的冰風(fēng)條件相對更低，相間距離和相對地距離較小。舞動(dòng)發(fā)生后，極易造成相間及相對地閃絡(luò)跳閘。

（1）緊湊型和常規(guī)線路均觀測到覆冰舞動(dòng)，緊湊型線路發(fā)生故障跳閘，常規(guī)線路舞動(dòng)未引起跳閘。

（2）發(fā)生覆冰舞動(dòng)跳閘故障區(qū)段比較集中，故障檔距大。

（3）故障相別均為倒三角排列的下相與任一上相之間。

（4）覆冰舞動(dòng)故障區(qū)域突破傳統(tǒng)的平坦、開闊易舞地帶，山區(qū)線路發(fā)生舞動(dòng)跳閘。

（5）覆冰舞動(dòng)造成相間間隔棒連接金具脫落、斷裂，鐵塔與導(dǎo)地線未發(fā)生損壞。

（6）500 kV朔云線實(shí)施防舞治理后的區(qū)段再次發(fā)生故障，說明通過采取輔助防舞措施未能從根本上解決線路舞動(dòng)跳閘問題。

3 防舞動(dòng)治理情況

現(xiàn)行的舞動(dòng)防治技術(shù)和方法主要是針對引起舞動(dòng)的3要素，分別從“避、抗、防”3個(gè)方面采取措施。從氣象條件考慮，在線路設(shè)計(jì)時(shí)“避”開易于引起舞動(dòng)的覆冰區(qū)域或主導(dǎo)風(fēng)向的線路走向；適當(dāng)提高輸電線路的機(jī)械和電氣強(qiáng)度，以抵抗舞動(dòng)對線路的破壞；從改變導(dǎo)線系統(tǒng)的參數(shù)考慮，采取各種防舞措施，以抑制舞動(dòng)發(fā)生。

從工程實(shí)際應(yīng)用看，“避、抗”技術(shù)的理論研究不夠，經(jīng)濟(jì)性及可操作性較差,也缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。防舞技術(shù)相對成熟且易于實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)性也較“避”和“抗”好，對于易舞區(qū)，新建、在運(yùn)線路基本都采用“防”的措施。

目前，防舞技術(shù)主要有改變導(dǎo)線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性抑制舞動(dòng)；提高導(dǎo)線系統(tǒng)阻尼抑制舞動(dòng)；擾亂沿檔氣流抑制舞動(dòng)；采用防覆冰措施抑制舞動(dòng)。防舞措施應(yīng)能有效抑制舞動(dòng)幅值，提高防舞設(shè)防閾值；防舞措施應(yīng)盡可能保證相間及相對地間距。

緊湊型線路的防舞裝置優(yōu)先選用相間間隔棒，其次是線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒。

3.1 500 kV線路防舞治理

2009年11月發(fā)生覆冰舞動(dòng)故障后，公司委托中國電力科學(xué)研究院編制了治理方案，省電力設(shè)計(jì)院根據(jù)治理方案進(jìn)行防舞動(dòng)治理設(shè)計(jì)。2010年，公司完成了6條500 kV線路舞動(dòng)治理，安裝線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒1 668支，安裝相間間隔棒1 844支，安裝雙擺防舞器176套[1]。

治理原則：緊湊型線路大于500 m的檔距內(nèi)，安裝相間間隔棒，并更換配套連接金具；≥300 m的檔距內(nèi)，安裝線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒；普通線路安裝雙擺防舞器。

3.2 500 kV朔云線防舞治理過程

以朔云線311#-312#治理為例，該檔檔距684 m。

（1）2009年9月，500 kV朔云線投運(yùn)前，按照設(shè)計(jì)，由基建單位在311#—312#檔距中央同一斷面加裝了一組封閉三角形，安裝3支相間間隔棒。

（2）2009年11月，發(fā)生覆冰舞動(dòng)故障后，本公司緊急聯(lián)系中國電科院編制了防舞方案，同年12月1日實(shí)施了第一次防舞治理。按相間間隔棒不宜安裝在同一斷面內(nèi)，相鄰相間間隔棒應(yīng)錯(cuò)開安裝的原則，對311#—312#各加裝相間間隔棒6支。

（3）2010年5月12—14日，依據(jù)中國電科院治理方案，實(shí)施第二次防舞治理。為防止舞動(dòng)時(shí)金具損壞，將311#—312#相間間隔棒兩端更換為間距可調(diào)節(jié)絞結(jié)式連接金具。

（4）2011年10月23—24日，依據(jù)中國電科院優(yōu)化治理方案，按照縮減交錯(cuò)型配置方式的次檔距，形成加密的交錯(cuò)型配置；緊湊型線路準(zhǔn)封閉三角形方案：倒△或V型，每組相間間隔棒的間距為100～200 m；相間間隔棒不完全閉合，接頭錯(cuò)位5～10 m左右的原則，對311#—312#補(bǔ)加相間間隔棒5支。檔內(nèi)相間間隔棒數(shù)量達(dá)到11支[2]。

500 kV朔云線采取措施后仍發(fā)生故障，說明我們對山區(qū)微地形舞動(dòng)認(rèn)識(shí)還存在差距，治理措施的適用性、有效性有待進(jìn)一步驗(yàn)證，也說明線路存在的固有缺陷很難通過采取輔助措施解決。

4 舞動(dòng)防治工作存在的主要問題

（1）目前，大部分防舞裝置都屬于新技術(shù)、新產(chǎn)品，還沒有制定相關(guān)行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)，各單位訂貨技術(shù)條件、各生產(chǎn)廠家的出廠標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，造成部分防舞裝置現(xiàn)場安裝出現(xiàn)問題，影響了工程進(jìn)度。

（2）防舞治理改造，對于同塔雙（多）回線路，防舞改造施工的經(jīng)驗(yàn)不足，停電檢修存在困難。

（3）部分新型防舞動(dòng)裝置（如柔性相間間隔棒、擾流防舞器等）投入使用時(shí)間不長，其防舞效果還有待運(yùn)行檢驗(yàn)。

5 進(jìn)一步的研究工作

由于舞動(dòng)問題的復(fù)雜性，目前，通過理論分析完全解決其機(jī)理是不現(xiàn)實(shí)的，試驗(yàn)方法是研究舞動(dòng)問題的一個(gè)重要手段。通過試驗(yàn)分析，可以模擬在真實(shí)環(huán)境下，舞動(dòng)性態(tài)、驗(yàn)證數(shù)值分析結(jié)論、評估防舞設(shè)計(jì)方法等，試驗(yàn)方法主要包括真型試驗(yàn)和風(fēng)洞試驗(yàn)兩種。目前，中國電科院已建立了適合覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)分析的導(dǎo)線單元，開發(fā)出舞動(dòng)模擬仿真程序；開展了覆冰導(dǎo)線氣動(dòng)參數(shù)風(fēng)洞試驗(yàn)。

做好輸電線路舞動(dòng)現(xiàn)場觀測和防舞裝置效果評估工作。一是進(jìn)一步加強(qiáng)對線路運(yùn)維人員舞動(dòng)現(xiàn)場觀測方法的培訓(xùn)工作，要求基層單位各運(yùn)維班組基本掌握舞動(dòng)觀測技術(shù)，配備舞動(dòng)觀測儀器，不斷提高舞動(dòng)現(xiàn)場觀測水平。二是加強(qiáng)特殊天氣條件下易舞動(dòng)線路和舞動(dòng)區(qū)段的特巡，在線路發(fā)生舞動(dòng)時(shí)，要及時(shí)掌握輸電線路舞動(dòng)的真實(shí)情況，并根據(jù)觀測結(jié)果評估出防舞措施的治理效果，為防舞研究及治理工作提供依據(jù)。

基于不同舞動(dòng)機(jī)理開發(fā)的防舞裝置，其具有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用局限性，防舞效果不盡相同。但各種防舞方案和措施卻僅能不同程度地抑制線路舞動(dòng)的強(qiáng)度，而不能完全消除舞動(dòng)的發(fā)生。如采用防舞措施后仍然無法滿足運(yùn)行要求的，可將故障區(qū)段改造為常規(guī)線路或更改路徑。