輸電線路舞動災(zāi)害防治措施

吳威

摘 要：輸電線路通常都在戶外，運(yùn)行過程中會因自然環(huán)境的作用而發(fā)生多種自然災(zāi)害，線路舞動就是其中最為常見的一種。線路舞動產(chǎn)生的危害是巨大的，輕者引起相間線路的閃絡(luò)、金具磨損、導(dǎo)線燒傷、斷股等現(xiàn)象；重者會造成線路跳閘停電、金具斷裂、脫落、斷線、倒塔等嚴(yán)重后果。因此積極對輸電線路舞動進(jìn)行分析，探究防治措施是極為重要的。

關(guān)鍵詞：輸電線路；舞動；防治措施

架空輸電線路的舞動是一種由于空氣動力不穩(wěn)定而產(chǎn)生的現(xiàn)象。輸電線路舞動是低頻的一種，其頻率在0.1Hz～3Hz的范圍內(nèi)，舞動振幅是導(dǎo)線直徑的10～300倍，舞動一般發(fā)生在多分裂輸電線路上，且具有一定的時間段。下文通過對輸電線路舞動的特點(diǎn)進(jìn)行分析，探究其防治措施。

一、輸電線路舞動的特點(diǎn)

1.舞動范圍較大，頻率高

輸電線路舞動這一故障具有一定的普遍性，舞動多發(fā)生在寒冷的冬天，一般是當(dāng)年的11月份到次年的3月份，尤其是在大風(fēng)寒冷、冰霜雨雪這類極端的天氣中，線路舞動發(fā)生的頻率是相當(dāng)高的。對于電壓在10kV～500kV等級的輸電線路，舞動故障的發(fā)生具有全局性，甚至?xí)爸苓叺赜蜉旊娋€路，造成大范圍舞動故障的形成。

2.輸電線路損失相對嚴(yán)重

對輸電線路舞動的現(xiàn)場進(jìn)行考察，其有很大的可能導(dǎo)致電氣故障事件的發(fā)生，螺栓松動或者是脫落的現(xiàn)象也是極為普遍的，金屬器具以及絕緣子極易遭到損壞，輸電線路斷線或者是斷股現(xiàn)象也是極為常見的。據(jù)有關(guān)資料顯示，輸電線路發(fā)生舞動故障之時，常常會導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)300多次跳閘故障，機(jī)械故障也是不下百次的。在產(chǎn)生跳閘故障的線路中，單相跳閘故障所占的比例在3層左右，相間故障比例大于70%，輸電線路斷股故障、金屬器具損壞故障、桿塔結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞故障所占的比例均不大于10%。

3.新型線路對外界環(huán)境抵御能力較差

與普通線路相比較，在相同的氣候條件以及地理條件下，新型線路更有很大的可能發(fā)生舞動故障。也就是說，新型線路一旦發(fā)生舞動故障，線路跳閘、斷股、機(jī)械等各種類型故障發(fā)生的概率會更大。近些年有研究工作表明，發(fā)生舞動故障頻率最高的線路為同塔雙回線路，與緊湊型輸電線路相比較，單回線路發(fā)生舞動故障的幾率又是極高的。

二、輸電線路舞動的主要原因

本文作者總結(jié)長期的工作經(jīng)驗，認(rèn)為輸電線路舞動這一故障的產(chǎn)生與風(fēng)速、風(fēng)向、流動狀態(tài)相關(guān)，又與輸電線路自身的結(jié)構(gòu)與參數(shù)數(shù)值大小密切相關(guān)。對其舞動的原因進(jìn)行剖析，具體可以表現(xiàn)在以下幾個方面：

一是因為現(xiàn)階段各電壓等級輸電線路在設(shè)計的過程中沒有標(biāo)明與線路舞動有關(guān)的基礎(chǔ)性防治技術(shù)或者是措施，易舞區(qū)段劃分得相對模糊化，種種因素的疊加，最終致使后期防治舞動措施的實(shí)施產(chǎn)生很大的難度；第二，相關(guān)資料記載，輸電線路設(shè)計的載荷大多數(shù)屬于靜載負(fù)荷，但是線路在發(fā)生舞動時產(chǎn)生的卻是波動幅度較大的動載荷，此時線路舞動勢必會造成桿塔橫擔(dān)掛線這些部位的承受荷載日益加大，最終超出最大設(shè)計荷載的數(shù)值，此時對橫擔(dān)以及鐵塔螺栓造成極大的破壞；第三，桿塔在規(guī)劃與建設(shè)的過程中，風(fēng)向與線路轉(zhuǎn)角的幅度與頻度本應(yīng)該是固定的，但是在實(shí)際情況中，輸電線路舞動的方向存在較大的隨意性，這樣線路轉(zhuǎn)動的角度有很大的可能大于設(shè)計值，橫擔(dān)方向的承載能力就會大于桿塔規(guī)定的承載能力，這就加大了橫擔(dān)失衡或者發(fā)生破損的幾率。

三、防治輸電線路舞動的措施

1.最好避開與易產(chǎn)生舞動故障的覆冰區(qū)域，并調(diào)整線路走向

一般而言，當(dāng)溫度在-5℃～0℃范圍內(nèi)，風(fēng)速不低于10m/s的區(qū)域內(nèi)，會增加輸電線路舞動故障發(fā)生的概率。從風(fēng)向的角度進(jìn)行分析，在冰凍季節(jié)刮風(fēng)的方向與線路軸線的夾角大于45°時，舞動故障易于形成。也就是說，夾角越小線路上受到的分離程度越小，此時就降低了舞動故障發(fā)生的幾率。

因此在對輸電線路進(jìn)行設(shè)計的過程中，應(yīng)該盡量避開冰凍、風(fēng)向這類不利的因素。在經(jīng)濟(jì)允許的條件下，在先進(jìn)技術(shù)的配合中，盡最大努力避開強(qiáng)舞動區(qū)域，尤其是在輸電線路安置方向上，技術(shù)人員應(yīng)該盡最大努力減小冬季風(fēng)向與線路走向兩者之間的夾角。

2.增強(qiáng)線路系統(tǒng)抵御舞動故障的能力

輸電線路在形成舞動故障時，在垂直于線路的橫截面內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)方向呈現(xiàn)的是橢圓形，當(dāng)輸電線路舞動的幅度過大時，相鄰兩根運(yùn)動的線路就有很大的可能產(chǎn)生碰撞閃弧現(xiàn)象，極易造成線路損壞或跳閘故障。為了減少或者避免上述故障發(fā)生的幾率，防舞措施的引進(jìn)與應(yīng)用可以對線路舞動的幅值產(chǎn)生控制作用。除了上述防舞措施之外，還可以在輸電塔頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計上大下功夫，也就是在相關(guān)措施的輔助下防止相鄰線路之間、線路與地線之間產(chǎn)生碰線現(xiàn)象。此外，水平布置方式的應(yīng)用，減少了線路之間碰線閃絡(luò)現(xiàn)象的發(fā)生，這主要是因為該方式可以使技術(shù)人員按照一定的規(guī)則使線路舞動的水平方向位移遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于線路水平相間的距離?？傊挥羞m當(dāng)?shù)丶哟蟮鼐€與線路的垂直與水平距離，那么輸電線路就會具有抵御舞動故障的能力。此外，增強(qiáng)桿塔塔身與橫擔(dān)的強(qiáng)度、改良金屬器具的抗振能力，均可以減少輸電線路金屬器具發(fā)生松動或者損壞的幾率，達(dá)到抵御舞動的效果。

3.與抑制輸電線路舞動的相關(guān)措施

一是可以通過改善線路的性質(zhì)去達(dá)到抑制舞動的目標(biāo)，失諧擺、抑制扭振型防舞器、雙擺防舞器這些防舞器具的應(yīng)用就可以達(dá)到上述效果；二是線路系統(tǒng)自阻尼指標(biāo)的提高可以到達(dá)抑制舞動的效果，例如由加拿大A.T.Edwards研發(fā)的終端阻尼器；三是擾流防舞器能借助擾亂沿檔氣流的方式達(dá)到抑制舞動的目標(biāo)。當(dāng)然，低居里點(diǎn)合金材料、防雪線路以及大電流融冰導(dǎo)線的應(yīng)用取得的效果也是優(yōu)良的；此外，增強(qiáng)輸電線路運(yùn)行的張力與縮短檔距達(dá)到的效果也是極為樂觀的。

結(jié)語

綜上所述，輸電導(dǎo)線在有冰層覆蓋的情況下極易產(chǎn)生舞動的故障，對國際上先進(jìn)的防舞措施進(jìn)行研究，光纖加速度傳感器在輸電線路上的安裝可以達(dá)到監(jiān)測的目標(biāo)。總之，防治輸電線路舞動故障的措施是多樣化的，只有積極地對典型線路舞動案例進(jìn)行認(rèn)真分析，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗，對與之相關(guān)的線路舞動理論進(jìn)行驗證與填補(bǔ)，為以后開展輸電線路舞動治理奠定基礎(chǔ)，保證舞動區(qū)線路的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]荊志軍. 高壓輸電線路舞動的研究[J] . 電源技術(shù)應(yīng)用. 2014（2）

[2]許常順. 500kV輸電線路舞動研究和治理[J] . 城市建設(shè)理論研究. 2011（27）

[3]湯志成. 輸電架空線路的舞動原因及防舞技術(shù)措施[J] . 決策與信息？下旬刊. 2015（11）