500 kV輸電線路防舞動(dòng)治理措施分析

單曉峰，李 勇,翟國(guó)利，高愛(ài)海，楊 威

淮南供電公司運(yùn)維檢修部，安徽淮南，232007

1 輸電線路舞動(dòng)跳閘情況

1.1 故障調(diào)查情況

2010年2月11日2時(shí)34分,洛莊5306線C相故障，重合未成功，三相跳閘。3時(shí)10分，5306線路試送成功。故障點(diǎn)17#桿塔順線路右相(C相)后側(cè)第二個(gè)間隔棒后約1 m處1號(hào)子導(dǎo)線有2點(diǎn)明顯的燒傷痕跡，地線覆冰(21#塔登塔發(fā)現(xiàn))。

2010年2月10日18時(shí)39分，湯皋5351線BC相故障，三相跳閘。19時(shí)36分，5351線合環(huán)成功，恢復(fù)運(yùn)行。2月11日0時(shí)47分，湯皋5351線BC相故障，三相跳閘。皋城變?cè)囁途€路未成功。1時(shí)52分，皋城變?cè)囁统晒螅?時(shí)1分，5351線合環(huán)成功恢復(fù)運(yùn)行。2月11日2時(shí)18分，湯皋5351線BC相故障，三相跳閘。2月11日17時(shí)16分，5351線合環(huán)成功，恢復(fù)運(yùn)行。故障點(diǎn)痕跡為23～24#檔中、下相導(dǎo)線第5與第7個(gè)間隔棒之間有多處放電痕跡，放電痕跡范圍60～80 m，沿導(dǎo)線表面線性分布；第5與第7個(gè)導(dǎo)線間隔棒上有明顯的放電痕跡。

2010年2月11日0時(shí)58分，莊城5352線BC相故障，三相跳閘。1時(shí)40分，5352線合環(huán)成功，恢復(fù)運(yùn)行。2月11日4時(shí)29分，莊城5352線BC相故障，三相跳閘。4時(shí)54分，5352線合環(huán)成功，恢復(fù)運(yùn)行。故障點(diǎn)痕跡為46～47#上、中相導(dǎo)線第4個(gè)間隔棒大小號(hào)側(cè)15 m左右有多處明顯的放電痕跡，放電痕跡范圍30 m左右，沿導(dǎo)線表面線性分布，第4個(gè)間隔棒上有明顯的放電痕跡[1]。

1.2 天氣情況及地理環(huán)境

2010年2月10日17時(shí)至11日凌晨5時(shí)，淮南市鳳臺(tái)、潘集和市區(qū)出現(xiàn)冰雹、凍雨轉(zhuǎn)大到暴雪天氣，氣溫由0℃急降至-7℃,并伴有東北風(fēng)8級(jí)，(線路設(shè)計(jì)覆冰5 mm)極易形成導(dǎo)線舞動(dòng)的氣象條件(導(dǎo)線由于冬雨結(jié)冰形成導(dǎo)線不規(guī)則異形)，架空地線上有明顯覆冰、導(dǎo)線為四分裂導(dǎo)線、穩(wěn)定的風(fēng)速及風(fēng)向與導(dǎo)線角度大于45°。

5306線路故障桿塔周圍均處在江淮平原地區(qū)，為空曠地帶，地勢(shì)平坦,極易形成微氣象條件。

500 kV湯皋5351線路23～24#檔跨越鳳臺(tái)至毛集大壩公路，兩側(cè)為東風(fēng)湖和西淝河灘地，桿塔四周為農(nóng)田，地勢(shì)空曠平坦。順線路走向南北方向，當(dāng)日東北風(fēng)，與線路走向近似垂直。500 kV莊城5352線路桿塔四周為農(nóng)田，地勢(shì)空曠平坦。順線路走向南北方向，當(dāng)日東北風(fēng)，與線路走向近似垂直。

1.3 桿塔參數(shù)

表1 故障桿塔參數(shù)

2 初步分析

發(fā)生故障后，運(yùn)行人員第一時(shí)間地面巡視和登桿檢查，對(duì)發(fā)現(xiàn)的情況總結(jié)如下：

(1)從線路北側(cè)(上風(fēng)側(cè))可視范圍內(nèi)無(wú)大棚等漂浮物、C相故障、地面未發(fā)現(xiàn)遺留物等因素分析，形成導(dǎo)線對(duì)地面或架空地線形成異物短路的可能性較小。

(2)經(jīng)查資料：導(dǎo)線不規(guī)則異形(架空地線上有明顯覆冰、導(dǎo)線為四分裂導(dǎo)線)；風(fēng)速在4～20 m/s，穩(wěn)定的層流風(fēng)(故障時(shí)當(dāng)?shù)仫L(fēng)力為7～8級(jí)，風(fēng)速為13.9～20.7 m/s，桿塔四周為農(nóng)田，地勢(shì)空曠平坦，風(fēng)速受地形干擾小，風(fēng)速均勻)，風(fēng)向與線路大于45°(故障線路走向與風(fēng)向近似垂直)，氣溫由零上向零下變化等條件是形成導(dǎo)線舞動(dòng)的重要因素。綜合分析，故障時(shí)導(dǎo)地線發(fā)生舞動(dòng)。

(3)導(dǎo)線舞動(dòng)波峰一般在導(dǎo)線次檔距即間隔棒處，故障點(diǎn)第二個(gè)間隔棒正好是導(dǎo)線舞動(dòng)節(jié)點(diǎn)，放電痕跡在其附近。因此，在導(dǎo)線和架空地線同時(shí)產(chǎn)生舞動(dòng)時(shí)，因?qū)У鼐€結(jié)構(gòu)和自重不同，導(dǎo)地線舞動(dòng)頻率有差異，導(dǎo)致導(dǎo)線與架空地線發(fā)生間隙短路。

初步認(rèn)為該次故障疑似輸電線路舞動(dòng)[2]。

3 確認(rèn)線路故障

近幾年，遼寧、河南等省份也出現(xiàn)輸電線路舞動(dòng)故障，通過(guò)對(duì)其故障報(bào)告的對(duì)比，淮南供電公司線路出現(xiàn)的情況類似于線路舞動(dòng)，后經(jīng)國(guó)網(wǎng)公司防舞動(dòng)治理工作會(huì)議有關(guān)專家審定，確定上述線路跳閘為舞動(dòng)故障。

4 防舞動(dòng)治理要求

4.1 對(duì)輸電線路舞動(dòng)治理的主要措施是加裝防舞裝置或進(jìn)行防舞技術(shù)改造

(1)防舞裝置主要包括線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、相間間隔棒、雙擺防舞器、失諧擺及偏心重錘等，這些防舞裝置可組合應(yīng)用。

(2)防舞技術(shù)改造包括改善鐵塔螺栓的防松性能；適當(dāng)提高桿塔關(guān)鍵部位和相關(guān)金具的強(qiáng)度；適當(dāng)縮小檔距和耐張段長(zhǎng)度；改變局部地區(qū)的線路走向，避開(kāi)舞動(dòng)地帶等[3]。

4.2 500 kV電壓等級(jí)輸電線路

(1)同塔雙(多)回輸電線路：優(yōu)先采用線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、相間間隔棒，其次是雙擺防舞器、失諧擺及偏心重錘等。不同回路可采用不同的防舞裝置。

(2)單回輸電線路：可采用線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、雙擺防舞器、失諧擺等。

4.3 各型防舞裝置性能及應(yīng)用情況

(1)線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒：間隔棒部分線夾可自由(或在一定角度范圍內(nèi))回轉(zhuǎn)，改變覆冰導(dǎo)線的覆冰形狀，從而改變覆冰導(dǎo)線的空氣動(dòng)力系數(shù)。不會(huì)額外增加輸電線路上的集中載荷，對(duì)線路的運(yùn)行應(yīng)力基本沒(méi)有影響。

(2)相間間隔棒(單導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線均可)：將各導(dǎo)線機(jī)械地連接起來(lái)，使各導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)相互制約，以達(dá)到抑制舞動(dòng)的目的。既可抑制舞動(dòng)，又可防止脫冰跳躍，還可在一定程度上防止風(fēng)偏，其防舞功能是現(xiàn)有各類防舞器中效果最好的。

(3)雙擺防舞器：是基于穩(wěn)定性機(jī)理研制開(kāi)發(fā)的一種具有良好防舞性能的防舞裝置，旨在提高導(dǎo)線系統(tǒng)的動(dòng)力穩(wěn)定性，同時(shí)也兼具壓重防舞的功能。但對(duì)線路張力和弧垂有影響，需經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算而應(yīng)用于輸電線路。

(4)失諧擺：是基于扭振激發(fā)機(jī)理，運(yùn)用失諧擺來(lái)調(diào)整扭振固有頻率，從而防止其耦合而誘發(fā)舞動(dòng)。

(5)整體式偏心重錘：具有提高動(dòng)力穩(wěn)定性、提供扭轉(zhuǎn)反饋控制、擾亂沿檔氣流分布等綜合防舞功能，且造價(jià)低廉。但防舞設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意重錘質(zhì)量的設(shè)計(jì)，避免質(zhì)量過(guò)大，導(dǎo)致線路微風(fēng)振動(dòng)超標(biāo)[4]。

5 淮南防舞治理措施

本次治理的500 kV線路有湯皋5351線、莊城5352線、洛莊5306線、平洛5303線4條線路，其中湯皋5351線和莊城5352線為同塔并架雙回路線路，洛莊5306線、平洛5303線為單回路線路。

(1)根據(jù)上述線路特點(diǎn)、舞動(dòng)強(qiáng)度以及氣候狀況，采取差異化防舞設(shè)計(jì)，采用的防舞器分為線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、普通雙擺防舞器兩種。湯皋5351線、洛莊5306線、平洛5303線采用線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒，莊城5352線采用普通雙擺防舞器。

(2)結(jié)合智能電網(wǎng)輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目，在淮河流域南北氣候分水嶺淮南地區(qū)特別是湯莊變附近區(qū)域安裝在線監(jiān)測(cè)裝置，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，收集復(fù)雜多變的氣象資料和舞動(dòng)的錄像資料。計(jì)劃在湯莊變附近區(qū)域安裝在線監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀態(tài)以及氣象環(huán)境的變化，包括等值覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置、氣象參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置[5]。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?zhí)旃?，孫東海，敖清誠(chéng)，等.河南電網(wǎng)500 kV姚邵線舞動(dòng)事故分析與治理措施[J].電力建設(shè)，2009(3)：24-27

[2]蔣興良，周仿榮，王少華，等.輸電導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)機(jī)理及防治措施[J].電力建設(shè)，2008，29(9)：14-18

[3]付東杰.特高壓輸電線路防舞動(dòng)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2008(34)

[4]朱寬軍，付東杰，王景朝，等.架空輸電線路的舞動(dòng)及其防治[J].電力設(shè)備，2008(6)

[5]張占龍，鄧軍，毛玉星，等.輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2008(2)