輸電線路運維過程中防舞動問題的分析與研究

徐鋒

摘 要：通過淮南公司500kV輸電線路跳閘故障情況分析造成舞動到原因，以及比照國內(nèi)部分省份輸電線路類似跳閘情況，確定淮南公司500kV輸電線路屬于舞動故障，并針對舞動發(fā)生的區(qū)域試裝舞動線夾式間隔棒和雙擺防舞器，可在一定程度上實施舞動有效防治。本文主要闡述淮南公司500kV輸電線路防舞動治理情況及對輸電線路防舞動治理的一些思考。

關(guān)鍵詞：輸電線路；防舞動；治理與思考

舞動是危害輸電線路安全穩(wěn)定運行的一種重要影響因素，舞動是由于線路導(dǎo)線在不均勻覆冰及風(fēng)激勵作用下，產(chǎn)生一種低頻率、大幅度自激震動，會造成閃絡(luò)跳閘、金具及絕緣子損壞，導(dǎo)線斷股短線，甚至于造成倒桿。2010年2月9-11日，安徽自北向南先后發(fā)生雷暴雨、強風(fēng)和低溫凍雨天氣，2月10日17時至11日凌晨5時，淮南市鳳臺、潘集和市區(qū)均出現(xiàn)冰雹、凍雨轉(zhuǎn)大到暴雪天氣，氣溫由0℃急降至-4--5℃，并伴有東北風(fēng)7-8級，造成淮南地區(qū)500kV線路3條跳閘6次。

1 淮南地區(qū)輸電線路舞動跳閘情況

1.1 舞動故障情況

1）2010年2月11日2時34分， 洛莊5306線跳閘。故障點#17桿塔順線路右相（C相）后側(cè)第二個間隔棒后約1米處1號子導(dǎo)線有2點明顯的燒傷痕跡，地線覆冰。

2）2010年2月10日18時39分，湯皋5351線跳閘。故障點痕跡為#23-#24檔中、下相導(dǎo)線第五與第七個間隔棒之間有多處放電痕跡，放電痕跡范圍60-80米，沿導(dǎo)線表面線性分布；第五與第七個導(dǎo)線間隔棒上有明顯放電痕跡。

3）2010年2月11日0時58分，莊城5352線跳閘。故障點痕跡為#46-#47上、中相導(dǎo)線第四個間隔棒大小號側(cè)15米左右有多處明顯的放電痕跡，放電痕跡范圍30米左右，沿導(dǎo)線表面線性分布，第四個間隔棒上有明顯放電痕跡。

1.2 天氣情況及地理環(huán)境

1）2010年2月10日17時至11日凌晨5時，淮南市鳳臺、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。（線路設(shè)計覆冰5mm）極易形成導(dǎo)線舞動的氣象條件（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度）。

2）500kV湯皋5351線路#23-#24檔跨越鳳臺至毛集大壩公路，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。500kV莊城5352線路桿塔四周為農(nóng)田，地勢空曠平坦。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。

2 導(dǎo)線舞動原因分析

2.1 導(dǎo)線舞動機理很難完成準(zhǔn)確確認(rèn)，本文只針對淮南地區(qū)舞動跳閘到進行個性分析，從而確定適當(dāng)?shù)奈鑴臃乐未胧?/p>

（1） 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4-20m/s穩(wěn)定的層流風(fēng)（故障時當(dāng)?shù)仫L(fēng)力為7-8級，風(fēng)速為13.9-20.7m/s，桿塔四周為農(nóng)田，地勢空曠平坦，風(fēng)速受地形干擾小，風(fēng)速均勻），風(fēng)向與線路大于45度（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)線舞動的重要因素。

（2）導(dǎo)線舞動波峰一般在導(dǎo)線次檔距即間隔棒處，故障點第二個間隔棒正好是導(dǎo)線舞動節(jié)點，放電痕跡在其附近。因此在導(dǎo)線和架空地線同時產(chǎn)生舞動時，因?qū)У鼐€結(jié)構(gòu)和自重不同，導(dǎo)地線舞動頻率有差異，導(dǎo)致導(dǎo)線與架空地線發(fā)生間隙短路可能性較大。

2.2 輸電線路舞動具有發(fā)生機理復(fù)雜、防治難度大和破壞力強的特點，是架空輸電線路領(lǐng)域的難題。目前國內(nèi)對舞動的機理還缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識。目前認(rèn)為舞動的發(fā)生主要取決于三方面的因素，即覆冰、風(fēng)的激勵和輸電線路的結(jié)構(gòu)及參數(shù)。

1） 覆冰多發(fā)生在風(fēng)作用下的雨淞、霜淞及濕雪堆積于導(dǎo)線的氣候條件下。雨凇天氣條件下的覆冰最易使線路發(fā)生舞動。

2） 舞動離不開風(fēng)的激勵，其形成與風(fēng)速、風(fēng)向以及流態(tài)等因素直接相關(guān)，同時風(fēng)還會影響導(dǎo)線覆冰的形狀。處于地勢平坦開闊地區(qū)、水面及風(fēng)口等地區(qū)的輸電線路，在導(dǎo)線不均勻覆冰的情況下，風(fēng)速適當(dāng)（4～25m/s），且風(fēng)向與線路走向的夾角≥45o 時，易產(chǎn)生舞動。

3） 線路結(jié)構(gòu)和參數(shù)對舞動的形成也有重要的影響。從國內(nèi)外的統(tǒng)計資料來看，在相同的環(huán)境、氣象條件下，分裂導(dǎo)線要比單導(dǎo)線容易產(chǎn)生舞動，大截面的導(dǎo)線要比常規(guī)截面的導(dǎo)線易于產(chǎn)生舞動。

2.3 由于我省以前未見有舞動發(fā)生的記錄和報告，因此，在舞動成因和舞動故障分析上有一定的難度，從此次5306、5351、5352線路集中跳閘中，我們可以看出以下一些特點：

1） 故障前故障線路所在地區(qū)為冰雹、凍雨轉(zhuǎn)大到暴雪天氣，導(dǎo)線上有一定的覆冰，但從故障巡線觀測中，導(dǎo)線覆冰不是很嚴(yán)重；

2） 故障時當(dāng)?shù)仫L(fēng)力為7-8級，風(fēng)速為13.9-20.7m/s；故障線路跨越河灘地、水面，桿塔四周為農(nóng)田，地勢空曠平坦。微氣象、地形條件明顯，且風(fēng)向與線路大于60度，微地形會造成一些微氣候的變化，使得導(dǎo)線發(fā)生舞動的風(fēng)激勵條件滿足；

3）此次發(fā)生的疑似舞動均發(fā)生在500kV線路上，與導(dǎo)線為4分裂有關(guān)，多分裂導(dǎo)線比單導(dǎo)線易發(fā)生舞動；

4） 發(fā)生疑似舞動的線路重合均未成功，除了5306線路外，5351、5352線路都發(fā)生了多次跳閘，且故障現(xiàn)象均為相間故障，且從故障測距看，故障基本位于相同的區(qū)域內(nèi)。

2.4 近幾年遼寧、河南等省份出現(xiàn)的輸電線路舞動故障，通過對其故障報告的對比，我公司線路出現(xiàn)的情況類似于線路舞動，后經(jīng)國網(wǎng)公司防舞動治理工作會議有關(guān)專家審定，確定上述線路跳閘為舞動故障。

3 舞動治理

發(fā)生舞動后，淮南公司積極查閱資料，了解遼寧、河南等省份的治理措施。根據(jù)淮南公司輸電線路情況，最后確定使用中國電力科學(xué)研究院研制的防舞動線夾式間隔棒和雙擺防舞器，應(yīng)用在500kV湯皋5351線、莊城5352線、洛莊5306線、平洛5303線（與洛莊5306線平行），截止2010年11月11日，按計劃完成500kV洛莊5306線、湯皋5351/莊城5352線路、平洛5303線路共4條線路的防舞動治理工作，共安裝線夾式間隔棒1929個，雙擺防舞器1035個，拆除原間隔棒2021個。

4 防舞動工作的一點思考

舞動是不均勻覆冰導(dǎo)線在風(fēng)的作用下產(chǎn)生的一種低頻率（約為0.1～5Hz）、大振幅（約為導(dǎo)線直徑的20～300倍）的自激振動，在振動形態(tài)上表現(xiàn)為在一個檔距內(nèi)只有一個或少數(shù)幾個半波。線路舞動的發(fā)生需要滿足三要素：導(dǎo)線不均勻覆冰、風(fēng)激勵和線路結(jié)構(gòu)參數(shù)。

那么，應(yīng)該怎么樣預(yù)防線路舞動故障呢？

舞動防治應(yīng)貫穿在線路設(shè)計、建設(shè)和運行維護的全過程，采取了“避、抗、防”等綜合防治措施?！氨堋敝饕窃诰€路規(guī)劃階段合理規(guī)劃線路走向和路徑，在綜合生態(tài)、環(huán)境條件、線路造價等分析的基礎(chǔ)上，考慮防舞需要，在可能的情況下盡可能避開易舞區(qū)和微氣象、微地形區(qū)，避開易舞區(qū)?！翱埂本褪窃谠O(shè)計階段對經(jīng)過易舞區(qū)的線路采取提高線路的機械及電氣強度的方法進行抗舞設(shè)計?！胺馈本褪窃诰€路設(shè)計或運行階段對存在發(fā)生舞動可能性的線路區(qū)段加裝防舞器，防患于未然。

對未發(fā)生舞動但具備舞動條件的線路，要有計劃、分階段地進行舞動治理。（1）易舞區(qū)未發(fā)生舞動的運行線路對此類線路應(yīng)重視和加強舞動季節(jié)期間的觀測工作，制定舞動事故應(yīng)急處理 預(yù)案，重要線路可采取加裝防舞器等預(yù)防措施。（2）易舞區(qū)已發(fā)生舞動的運行線路已發(fā)生舞動的線路，應(yīng)及時設(shè)計防舞方案，采取加裝防舞器等措施。必要時，可對線路進行適當(dāng)?shù)母脑臁?/p>

總之，輸電線路防舞動治理是個長期關(guān)注和治理的過程，目前，還沒有放之四海而皆準(zhǔn)的防舞動方法。防舞動治理只能根據(jù)輸電線路的各種參數(shù)及所處的環(huán)境，因地制宜，選擇適時可行的方式。

參考文獻：

[1] 安徽省電力公司防舞動治理方案，安徽省電力公司生產(chǎn)技術(shù)部，2010

[2] 500kV線路施工圖設(shè)計說明書，安徽省電力設(shè)計院，2010

[3] 安徽省電力公司部室工作通知生技工作[2010]2077號《關(guān)于安徽省電力公司輸電線路舞動治理工作的意見》，安徽省電力公司生產(chǎn)技術(shù)部，2010