探究风荷载过对输电线路舞动影响及防舞动措施 任树义

探究风荷载过对输电线路舞动影响及防舞动措施任树义
摘要：在不同的情况下，风速、风向会给输电线路舞动带来不同的影响，本文
可少了自然风的分类，提出可采用水平布置导线的方式，确定导线的水平相间距
离远大于导线舞动的水平方向位移，即可避免导线间发生碰线闪络，提高导线的
防舞动能力。

另外，通过加装防舞动装置也可防止输电线路发生舞动，保证输电
线路安全稳定运行。

关键词：风荷载；输电线路；舞动；防舞动
社会经济和信息技术的快速发展，人们对电的需求量和依赖性越来越大。

为
了保证用电，500kV甚至1000 kV的高压或超高压交流线路相继投入运行。

影响
高压输电线路运行的原因有很多，因为输电线路在风的作用，会发生振动甚至舞动，导致输电塔线体系倒塌，造成严重的输电线路事故。

其中，导线舞动是一个
重要因素，至今为止，其机理也未能完全明确，在现阶段来看，只能从一些可控
制的因素中去摸索舞动的成因。

1自然风的分类
风是因空气流动而形成的。

风产生的根本原因是太阳对地球大气加热不均匀，导致大气中热力与动力的时空不均匀，使相同高度上的2点之间产生压差，从而
迫使空气流动而形成的。

大气压强与温度沿高度呈现递减规律，这是造成气流垂
直运动的原因。

自然风可分为以下3类：
（1）热带气旋。

在纬度5°-20°之间会形成台风，人们称之为热带气旋，按其
强度分为:热带低压，中心附近最大平均风力h级到7级。

热带风暴，中心附近最大平均风力8级到9级;强热带风暴，中心附近最大平均风力10级到11级。

台风中心附近最大平均风力12级以上。

（2）季风。

季节性的风称为季风。

大陆冬季比海洋冷，形成大陆高压，夏季则相反，形成大陆低压，因此海洋与大陆之间有水平气压梯度存在，形成季风。

（3）地方性风。

局部地形与气候也可能产生十分强烈的风暴，美国等地经常发生龙卷风，我国新疆等地的山口峡谷风以及雷阵雨等都是地方性风。

2我国因风的作用引起的输电线路舞动情况
近年来，一方面因空气污染和人类对环境的破坏，出现越来越多的灾害性天气。

另一方面由于我国目前还是发展中国家，经济水平比较低，制定的相应标准
规范也较低，输电塔的设计风荷载值偏小，导致架空输电线路事故频发。

如1989
年8月13日，华东500 kV江斗线镇江段4基输电塔倒塌；1992年和1993年分
别发生500 kV高压输电线路因风倒塌事故；1998年8月22日，华东500 kV江南工线江都段4基输电塔倒塌;2005年h月14日，国家“西电东送”，和华东、江苏“北电南送”的重要通道江苏泅阳500 kV任上5237线发生风致倒塔事故，一次性
串倒10基输电塔，造成大面积停电。

风灾害具有复杂性和不确定性，对其进行
研究即可寻找到其对输电线路舞动可能产生的影响，从而制定相应的防舞动措施，对保证输电线路的正常稳定运行具有重大意义。

3风速对输电线路舞动的影响
风致灾害是导致输电线路破坏的主要因素，其危害程度之大不容忽视。

正确
估算风的作用，不仅可以提高输电线路的抗风灾能力，还能提升经济效益。

风吹到导线、杆塔及其附件上，增加了作用在导线和杆塔上的荷载。

风作用
于导线，对输电线路造成一定的压力，风速越大，输电线变形或者振动越大。

由
于输电线路是高柔性结构，当较大的风速作用于输电线路时，将使导线偏离无风
时的铅垂面，并改变带电导线与横担、杆塔等的接地距离，从而使导线产生不规
则摆动。

当受到均匀且风速(0. 5 -10 m/s)不大的均匀风力垂直作用时，在线背后
会形成以一定频率变化且上下交替的风力涡流，使导线受到同一频率上下交变的
冲力作用。

当涡流的冲击频率与导线的自然频率相等或接近时，导线在垂直平面
产生共振从而引起振动。

如果风速变化、风力涡流对导线的冲击频率与导线的固
有频率不相等时，那么，导线的振动会减弱，振幅也会减小。

如果风速达到10-
20 m/s时，输电线路会产生低阶固有频率的自激振动，振幅极大，产生舞动现象。

这种舞动可能使上下排列的导线之间发生混线。

因此，导线的振动和舞动都会危
及输电线路的安全运行，一定要对风速进行全面分析，明确其对输电线路的影响，进而采取有效的防振动、舞动手段，为线路提供安全保障。

4风向对导线的影响
通常在空气动力学实验中，输电线模型的截面要垂直于风向来进行布置。

而
事实上，如果风向与物体的轴线之间存在1个夹角，那么，风力的垂直分量才是
真正起激振作用的因素，而平行于物体轴线的分量通常是不会起到激励作用的。

对开阔平坦地区的导线振动观测实验结果表明，风吹向导线的方向对导线的振动
有很大的影响。

1段线路舞动的大小与状态，主要取决于风向对导线轴线的夹角。

当风向与线路的夹角在45°-90°时，导线产生稳定的振动;夹角在30°-45°时，振动
的稳定性很小，而夹角小于20°时，一般不会出现振动。

由此可知，当风向平行
于导线轴线时，导线舞动的可能性最小。

5输电线路防舞动措施
输电线路舞动具有很强的非线性，它不仅受到许多系统与外界作用参数的影响，还受到许多随机因素的影响。

目前，不可能完全避免舞动的发生，但可减小
其规模，减轻其危害。

导线的舞动与自身的参数有关，大截面的导线比小截面的
导线易产生舞动，多分裂导线比单导线易产生舞动。

因此，舞动的多种影响因素
给防舞动工作增加了一定的困难。

对于现有的防舞动技术，依然不能满足实际的
治理需求，大部分防舞动工作仅仅治标，根据经验来工作，局部研究多于全面研究。

要进行准确的计算，模拟舞动状态并设计出满意的防舞动装置，还需要大量
的基础性工作和跨学科研究。

5.1提高导线系统抵抗舞动能力
根据大量的观测资料可知，导线舞动的轨迹为垂直于导线轴线，呈椭圆形，
椭圆的长轴与铅垂方向的夹角一般在15。

左右，而长轴与短轴的长度之比一般为2：1至5：1，长轴的最大长度可达1倍弧垂或更长。

当导线产生大幅度舞动时，2根运动的导线可能产生碰线闪弧，引起导线烧伤和短路跳闸。

为了避免这类事
故的发生，除了采用防舞动措施控制幅值之外，可以在塔头的结构设计上，采取
相应的措施来防止导线间碰线。

若条件允许时，导线最好采用水平布置的方式，
根据相关的规范，明确导线的水平相间距离远大于导线舞动的水平方向位移，以
此导线之间出现碰线闪络。

另外，只要将地线与导线的垂直和水平距离适当增大，就可具备防舞动能力。

5.2加装防舞动装置
对于一些易发生舞动的线路，在舞动季节期应重视和加强监测工作，一些重
要线路可加装防舞动装置。

加装防舞动装置是目前较为有效的舞动防治技术。

现
在常用的防舞动装置及其主要特性见下表。

结语：
根据国内外的相关调查，通过分析得知，在风荷载的作用下，输电线路会出现舞动，进而造成灾害性的事故，这就需要进一步分析风荷载对输电线路舞动的相关影响。

如今，我国采取的相应防舞动措施，担是，还不能适应实际的防舞动要求，所以，应该将理论与实验相结合，在工程中进行实践，进而掌握成熟又具有可行性的防舞动技术，确保输电线路能够处于安全稳定的运行状态，并且，提供可靠的技术支持。

参考文献：
[1]陈正华.输电线路导线舞动及其防治对策的综述[[J].内蒙古石油化工，2007, 33(4): 36-37.
[2]张勇.输电线路风灾防御的现状与对策[J].华东电力2006，34（3）：28-31.。