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）０４－０２８－０３ＴｈｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＡｃｃｉｄｅｎｔｗｈｉｃｈＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＬｉｎｅＷａｖｉｎｇＣａｕｓｅｄＳｗｉｔｃｈＳｅｐａｒａｔｉｏｎＷａｎｇＬｅｉ，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２００７年第４期２９河南电力２００７年第４期的线路造成了对交叉跨越物安全距离的不够，形成了接地短路故障，如开杏线和Ⅱ祥崔线，在舞动过程中存在档内ｃ相导线舞动情况严重，而相邻挡距内的ｃ相导线则没有发生舞动的现象。

（２）气象条件同时具备了发生舞动的各种因素：风力较强、温度在冰点附近、接近的雨凇环境。

（３）舞动现象基本符合理论研究的结果：发生舞动区段内的输电线路走向与风向基本垂直，而与风向夹角小于４５°的线路没有发生舞动。

（４）防舞动相间间隔棒发挥了作用：Ⅱ、Ⅲ祥前线２００３年在本次发生舞动的区段内安装了相间间隔棒，本次没有发生线路舞动。

而同塔双回架设的祥杏线和前商线在此区段内没有加装相间间隔棒，均发生了舞动造成的相间短路跳闸现象。

（５）安装失谐摆进行防舞动治理的线路段走向由于与风向夹角小于４５°，本次没有发生舞动现象，没有观测到失谐摆的防舞动效果。

４防范措施和应用效果２００３年我公司曾经进行过防舞动治理，但是由于当时技术还未成熟，工艺还较为落后，带有很大的试验性质，且只是对部分线段加装了防舞动装置。

经过近三年的运行考验，此次防舞动效果比较明显，应当大面积的开展防舞动专项治理工作。

重点采取以下防舞措施：（１）根据开封地区的气象特点和输电线路舞动的情况，对舞动区域范围内的２２０ｋＶ东西走向的双分裂导线全部加装防舞动装置，抑制舞动的发生。

（ａ）由于输电线路舞动的发生还具有较大的不确定性，对于重要断面的重要联络线路，应全线加装防舞动装置；（ｂ）严密监视防舞动相间间隔棒运行情况，充分收集现场资料，为防舞动治理收集第一手素材；（ｃ）如确定发生输电线路舞动，需派专人在现场严密监测舞动情况，注意观察导线有无断股、断裂及线路杆塔运行情况是否正常；（ｄ）线路舞动结束后，需由运行人员对舞动线路杆塔进行登杆检查，重点检查线路杆塔螺栓有无松动、连接金具螺栓紧固情况是否完好、导线与金具连接处是否有磨损断股等现象。

（２）对运行和调度人员加强此方面的培训，积极学习和研究防舞动新技术，充分了解舞动的特点，避免遇到线路舞动跳闸时，未查明事故原因，盲目对线路进行强送，造成故障线路二次跳闸。

（３）对于新建线路，在设计时应从气象条件考虑，避开易于形成舞动的覆冰区域与线路走向，从机械与电气的角度考虑，提高线路系统抵抗舞动的能力。