浅析电力线路的导线舞动问题

浅析电力线路的导线舞动问题

付妍 弥承斌

聊城电力设计院有限公司 山东省 聊城市 252000

摘要：在冬季和初春季节,当风水平吹到覆冰的导线上,由于导线覆冰呈现非圆截面,会产生空气振动,由此易造成导线产生自激振动,形如舞龙,也称舞动,导线舞动频率低(约0.1～3Hz)、振幅大(可达10m以上)。舞动一定情况下,会造成电力线路相间闪络、绝缘子金具及部件损坏、跳线引流线损坏及伤断导线,严重情况下可能危及杆塔,造成杆塔横担撕裂和倒塔。因此，文章就研究电力线路的导线舞动问题。

关键词：电力线路；导线舞动；问题措施

1舞动的成因

产生导线舞动的原因很复杂,与地形地貌、气候、线路自身结构等多方面因素有关,人类对其的认识还非常有限。经过国内外对导线舞动的研究,引起导线舞动的因素主要有以下几个方面。

（1）覆冰

覆冰是造成线路舞动的主要原因之一。雨凇、霜凇及降雪的情况下,导线容易发生覆冰,导线覆冰呈现不规则形状,冰厚从几毫米到几十毫米,在风的激励下易发生舞动。

（2）风速及风向

当风向与线路走向的夹角大于等于45°时,风速保持在4～20m/s,导线易发生舞动,而且夹角越接近90°,对不均匀覆冰后导线的激励效果越强,发生舞动的可能性越大。

（3）线路结构及参数

线路的结构和参数也是形成舞动的重要因素。这些因素包括:分裂导线、弧垂、张力、档距、导线的特性与参数及杆塔结构等。

2导线舞动的特点

(1）导线覆冰与电压等级无关，但是舞动却与电压等级有一定的关系。虽然导线覆冰与电压等级之前没有关系，但是舞动却与电压等级存在一定关系。通过分析灾后破坏情况可以看出，越高的线路电压等级表示导线的悬挂点和杆塔就越高，导线截面积和线路档距相应的也会增大，舞动及遭受的损失就会更加严重。所以，越高的线路电压等级，导线舞动的概率和严重程度相对也就越大。

(2）线路的方向与风向的夹角越接近垂直，导线发生舞动的概率就越大。如我国东北地区，每年的秋冬、冬春季节的主要风向为北风或西北风，所以对东西走向线路的冲击是最大的。

(3）导线舞动强度的决定因素之一包括风力。从实际发生线路覆冰舞动灾害来看，风力与导线舞动强度呈正比关系。

3抑制导线舞动的措施

(1）安装防振锤。进行防振锤安装的主要目的在于将导线质量有效增加，将覆冰导线承受到的上升风力有效抵消，将致舞能量消耗掉有效避免导线张力以及导线重力两者之间出现的交替作用发生的振荡。防振锤的优点在于安装比较简单、取材相对比较方便，在较小的风力影响情况下可以很好地改善导线振荡情况。

(2）加装相间间隔棒。相间间隔棒进行加装的主要目的在于将三相导线的间距充分保证，安装位置在档距1/2处的上线与中线之间、1/3和2/3处的中线与下线之间，材料性质为复合绝缘材料。通过加装相间间隔棒可以获得非常好的实践效果，能够将导线的振动方式有效改变，确保导线的间距合理性，能够很好地抑制和削弱导线舞动情况。

(3）优化设计路径。根据实践可以了解到，线路与风向两者之间夹角越大就对应着越高的导线舞动概率。所以，在进行电力线路建设工作过程中，要与气象调查结果有效结合，将设计路径进行优化，特别是秋冬季节风向垂直走向的线路路径设计，尽可能保证线路与风向的夹角在45°以内，将线路导线舞动情况有效抑制。

(4）提高横风线路的设计标准。对于线路来讲，在设计阶段就需要制定各种措施将导线舞动情况有效抑制。虽然无法全面避免横风线路（走向与主要季风风向接近垂直的线路）出现，但是还是需要供电企业结合历史气象数据，将横风线路的设计与建设标准适当提高，保证相邻耐张杆塔两侧的直线杆塔的垂直档距要优于平均档距。

(5）在横风线路上增设防风拉线。根据实践能够看出，导线舞动是否剧烈与线路档距之间的关系是非常直接的，越大的线路档距就对应着越大的线路档距，给线路造成的损失就越大，因此需要将横风线路的档距尽可能减少。对于水泥电杆线路（特别是横风的水泥电杆线路）正在运行过程中的，尽可能的进行防风拉线的增设，这样能够起到非常好的防倒杆效果。

(6）将重点区段的线路架设方式进行改变。结合当前实际的运行经验，并与现场实际的地形、气候等条件有效结合，对于特殊区段线路架设方式进行改变，将同杆塔架设的线路改为分别架设线路。

(7）选用防舞动导线。通过选择防舞动导线能够获得很好地效果，当前部分地区在特殊耐张段就选择这种性质的导线，这种导线主要是由完全相同的2根导线相互扭绞在一起，通过在导线表面形成一种特殊断面让导线的迎风面能够各有不同，将风对导线的作用力扰乱，采取以乱治乱的方式实现防舞动目的。

4案例分析

4.1故障概述

2020年2月14日，A区域逐步出现冻雨、雨夹雪、大雪等恶劣天气并伴随强风降温过程，该过程中4条220kV架空线路因差动保护动作，顺序发生跳闸。

4.2故障原因分析

2020年2月14日A区域逐步出现冻雨、雨夹雪、大雪等恶劣天气并伴随强风降温过程。故障发生时当地气象条件：雨夹雪，气温-3°C，东北方7～8级，空气相对湿度90%。在现场发现导线、绝缘子串表面有明显覆冰，本次发生舞动跳闸的4条架空线走向为西北-东南布置，发生跳闸的瞬间风的走向与架空线的走向之间的夹角已经超过45°，此种风速及线路走向极易造成线路舞动。

4.3线路舞动解决方案讨论

输电导线防止舞动主要从3个方面解决，实质上就是：导线技术参数、风速和风向、覆冰与覆冰截面形态。针对这些方面，目前主要有3种防舞动措施：

(1）采用导线覆冰预防措施，除冰，将舞动易形成的覆冰区避开。

(2）舞动抵抗力提升。即：基于导线参数指标调节与改变，将相关构件或设备（导地线等）的承载能力适当增加，或将杆塔档距适度缩小，也可以将耐张塔使用量适度增加。

(3）防舞技术与设备应用。如果是已建成运行线路,那么必须采用相应的防舞策略与设备来预防摆动，这种策略一般包括将各类防舞设备安装在线路上，以此对舞动幅度形成抑制，将舞动危害弱化直至消除，防舞目标即可实现。

4.4确定整改方案

防舞策略因防舞途径不同而具有一定的差异性。

(1）基于导线特性改变进行舞动抑制的防舞策略，整体式偏心重锤、双摆防舞器、失谐摆等防舞器即属此类。

(2）基于不同防冰措施采用进行舞动抑制的防舞策略，使用防雪导线、低居里点合金套管等防舞器即属此类。

(3）基于沿档气流扰乱进行舞动抑制的防舞策略，扰流防舞器等防舞器即属此类。

(4）基于风动阻力提升进行舞动抑制的防舞策略，空气动力阻尼器等防舞器即属此类。

(5）基于导线自阻尼提升进行舞动抑制的防舞策略，终端阻尼器等防舞器即属此类。

(6）档距缩短、导线运行张力提升同样具有相应的抑舞作用。

结语

综上所述，电力线路导线发生舞动时，极易引发相间短路等一系列故障，可能会造成导线烧损、杆塔断裂扭曲、线路跳闸，会给电网企业和社会造成难以估量的损失和影响。希望通过本文的论述，能够有效改善电力线路的导线舞动问题。

参考文献

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