输电线路舞动跳闸事故分析

输电线路舞动跳闸事故分析

王磊，何峰，胡俊峰

（开封供电公司，河南开封４７５００４）

摘要：从气象条件、地势条件、线路走向和结构参数等对输电线路影响的特点，分析了开封供电区输电线路因导线舞动，发生线路相间短路，造成２２０ｋＶ、１１０ｋＶ线路跳闸的事故经过，分析了事故的原因，阐明了暴露的问题，制定了相应的防范措施。

关键词：线路舞动气象条件地势条件故障跳闸

中图分类号：ＴＭ７２６文献标识码：Ｂ文章编号：Ｘ（２００７）０４－０２８－０３

ＴｈｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＡｃｃｉｄｅｎｔｗｈｉｃｈＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＬｉｎｅ

ＷａｖｉｎｇＣａｕｓｅｄＳｗｉｔｃｈＳｅｐａｒａｔｉｏｎ

ＷａｎｇＬｅｉ，ＨｅＦｅｎｇ，ＨｕＪｕｎ－ｆｅｎｇ

（ＫａｉｆｅｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｋａｉｆｅｎｇ４７５００４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｉｎｅｍｏｖｅｄ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｓｏｏｎ，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅ，ａｎｄｔｈｅａｃｃｉｄｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｗｉｒｅｗａｖｉｎｇｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｄｔｈｅｌｉｎｅｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｓｂｅｔｗｅｅｎｐｈａｓｅｓａｎｄｓｗｉｔｃｈｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｎ２２０ｋＶａｎｄ１１０ｋＶｌｉｎｅｓｉｎｔｈｅＫａｉｆｅｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙａｒｅａｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅａｃｃｉｄｅｎｔｒｅａｓｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｅｘｐｏｓｅｄｑｕｅｓｔｉｏｎｗａｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｇｕａｒｄｍｅａｓｕｒｅｗａｓｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｗａｖｉｎｇ；ｔｈｅｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｔｈｅｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｓｗｉｔｃｈｓｅｐａｒａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｂｒｅａｋｄｏｗｎ

开封供电区位于河南电网东部，东接商丘，西连郑州，南接许昌，北连新乡，电力输送贯穿东西，承接南北，是河南省电网的重要组成部分，担负着开封市和所辖五县的供电任务。开封电网属于受端电网，通过开封火电厂、２２０ｋＶ电网及５００ｋＶ电网接受区内、区外电力。

１输电线路跳闸经过

开封供电区域内２００６年１月３０日的气象条件为：市区小雨雪转中雪，气温为－２℃￣３℃，风力４￣５级，风向为北风。早上６∶００左右，开始下起了小雨，随后在８∶００转为冻雨，随即转为小雪，８∶３１，输电线路开始发生跳闸。

２２０ｋＶ前商线和Ⅱ祥崔线路的相继跳闸，造成了开封电网和商丘电网断面的连接仅剩余２２０ｋＶ开商线和Ⅰ祥崔线；而在开封本地区电网内部，由于２２０ｋＶ开杏线和祥杏线的跳闸，造成了原本由开封火电厂～杏花营变～祥符变～前台变～开封火电厂组成的２２０ｋＶ环形供电网络解环运行，２２０ｋＶ杏花营变电站仅通过Ⅰ、Ⅱ郑杏线与郑州电网联接。在２００３年开封电网发生的大面积输电线路舞动中，开商线、Ⅰ祥崔线和Ⅰ、Ⅱ郑杏线的东西走向区段均在舞动范围区域内，一旦以上线路再发生跳闸，将会造成郑州、开封和商丘三个断面完全失去联络，并且开封电网２２０ｋＶ环网内部将会解列运行。

２输电线路舞动跳闸原因分析

２．１舞动现场情况介绍

根据保护测距，运行人员迅速开展了事故巡线。９点３０分，巡线人员发现，在保护测距故障区域内的线路走向为东西走向，与风向夹角为８０°￣９０°之间，且导线上已经覆冰，覆冰厚度约有２ｍｍ￣４ｍｍ，导线舞动情况严重，初步判断线路故障跳闸是由于输电线路舞动造成的。

前商线与Ⅲ祥前线在此区段内为同塔双回架设，导线垂直排列。在２００３年进行的输电线路防舞

河南电力２００７年第４期２８

王磊等：输电线路舞动跳闸事故分析

动治理工程中，Ⅲ祥前线１号￣３１号塔加装了防舞动相间间隔棒，而前商线没有加装。根据现场观察情况，前商线导线舞动现象较为严重，呈上下舞动，由于舞动的频率和振幅不同，当导线相间距离不够时，空气绝缘被击穿，造成了Ａ、Ｂ相间短路故障，而加装了防舞动相间间隔棒的Ⅲ祥前线则没有发生舞动情况。同样，在故障区段内，祥杏线和Ⅱ祥前线为同塔双回架设，导线垂直排列，ＩＩ祥前线１号￣３２号塔加装了防舞动相间间隔棒，祥杏线则没有加装，导致祥杏线由于导线舞动造成Ａ、Ｂ相间故障，而ＩＩ祥前线则没有发生舞动现象。

２．２舞动原理分析

当水平方向的风吹到因覆冰而变为非圆断面的输电导线时，将产生一定的空气动力，在一定条件下，会诱发导线产生一种低频率、大振幅（约为导线直径的５￣３００倍）的自激振动，由于其形态上下翻飞，也称为舞动。形成舞动的因素较为复杂，而各种因素又相互影响，构成了舞动激发与扩展的复杂情况。归纳起来，对导线舞动的激发与扩展起主要作用的因素主要有三个方面，即线路的走向、地形与地势，当地的气象条件，线路系统的结构与参数。

（１）线路走向的影响

一段线路舞动的大小与状态，主要决定于风向对导线的夹角，当其夹角为９０°时，对舞动的影响最大；反之，当夹角为零时，即风向平行于导线轴线时，则引起舞动的可能性最小。当时的风向为北风，发生舞动的输电线路的走向均为东西走向。而与舞动区段相连接，走向为西北－东南段和南北走向段的线路（即与当天风向夹角小于４５°的区段），均没有发生舞动现象。

（２）线路结构和参数的影响

在同样的气象条件和地理环境下，分裂导线比单导线更容易产生舞动。对导线的中心线而言，导线的覆冰一般总是偏心而朝向迎风面的，这个偏心质量将会引起导线围绕自身轴线产生扭转，从而改变导线的迎风面。这样不断覆冰、不断扭转的结果，使覆冰导线的截面形状趋于圆形，以至于削弱了作用在导线上的空气动力荷载，对舞动有一定的抑制作用。而分裂导线则不同，一般每隔几十米就有一个间隔棒，将各子导线连接在一起。在每一个次档距内的子导线，其两端被间隔棒固定，扭转刚度大大高于相同截面的单导线，在偏心覆冰后很难绕其自身轴线扭转，偏心覆冰状况得不到缓解，所以，作用在分列导线上的空气动力荷载比单导线大得多。

大截面的导线比小截面的导线易于产生舞动，这与其自身的扭转刚度有很大的关系。大截面的导线扭转刚度大，在偏心覆冰后难以产生自身的扭转，使得覆冰层更多的堆积在同一方向，使导线的迎风面与背风面的冰层厚度差增大，覆冰导线的偏心度比小截面导线严重得多，因此产生舞动的可能性要大得多。

发生导线舞动的２２０ｋＶ开杏线的南侧，与开杏线平行架设的１１０ｋＶ金北线（金北线为单根ＬＧＪ－２４０导线，水平排列）没有发生导线舞动情况。

现场实际情况表明，发生舞动的双分裂导线的２２０ｋＶ输电线路（４条）要比单导线的１１０ｋＶ输电线路（２条）的几率要高得多。

（３）气象条件对舞动的影响

风向虽然是引起导线舞动的一个主要因素，但是导线的舞动是由于冰和风的联合作用产生的，即风向是指使导线覆冰时的风向。在本次舞动区域的范围内，由于地处平原，地势较为平坦开阔，没有能够影响风向发生改变的地形，故引起导线舞动的天气可以确定为冬季，由于冬季开封地区多刮北风，尤其在有北风的雨雪天气内，容易发生东西走向的输电线路导线的舞动。

易引起导线覆冰的气象条件有以下三种：

雾凇。是由于山区底层云含有的过冷水滴形成的。在导线上的附着力较弱，覆冰层不厚，冰重不大，偏心情况也不严重，一般对导线不构成威胁；

霜凇。当温度在冰点上下，风力比较猛时，便会形成霜凇。其水滴冻结比较弱，而在导线上的附着力比较强，会对导线和杆塔构成威胁；

雨凇。多发生在冻雨区的低海拔地区，在温度接近冰点，风速较大时产生，冰质透明，在导线上的附着力极强，冰的密度也很高。在一定的条件下，可能形成较厚而坚实、不易脱落的覆冰层，成为发生导线舞动的重大威胁。２００６年１月３０日早上６∶００左右，开封供电区的气象条件为北风，小雨，温度较低，持续了约２个小时，小雨转为冻雨，随后转为小雪。其环境接近于雨凇的形成环境。根据当日晚２０∶００，导线舞动结束后对导线的观察，发现导线表面覆盖了不均匀的、新月形的冰，可以判定是在雨凇的环境下形成了导线表面的覆冰。

３开封供电区内本次舞动的特点

（１）舞动方向为上下舞动。垂直排列的线路造成了相间短路故障，如前商线和祥杏线；水平排列

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