导线舞动事故分析

平顶山矿区输电线路舞动分析

1.事故情况介绍

2009年11月11日风雪天气共造成谢庄周边地区12条线路出现舞动，其中7条线路相继跳闸。

1.1线路舞动跳闸经过

平顶山地区11月11日的气象条件为雨夹雪，东北风3～8m/s，2点时气温0.8℃、8点时气温0℃，空气湿度90%左右。从3：20开始至9：20，II谢电、谢张、II谢丁、谢七、谢二、II谢龙、谢香共七条线路相继跳闸。经现场巡视情况来看，此次事故是导线覆冰及舞动造成相间短路跳闸（现场已发现短路点及导线舞动情况）。

1.2舞动线路运行情况（见附表）

2.导线舞动原因分析

舞动是导线覆冰形成非圆截面后所产生的一种低频、大振幅的自激振动，振幅一般在12 m以下，会造成金具损坏和断线，严重的会发生线路倒塔事故。舞动涉及大跨越和一般线路,地域涉及到山区、丘陵和平原；气象条件涉及到雨凇、雪凇,冰雪从几毫米到几十毫米。

统计数据表明，在5～10m/s，温度-5～1℃，导线覆冰厚度在3～20mm之间，湿度在85%以上的气象条件下，产生舞动的几率最大。实际上，一般在导线表面有覆冰的情况下，就极易产生舞动现象。

2.1 舞动产生的原因

舞动的形成主要取决于三方面的因素，即覆冰、风的激励和线路结构及参数。

2.1.1 覆冰

线路覆冰是舞动的必要条件之一。覆冰多发生在风作用下的雨淞、霜淞及湿雪堆积于导线的气候条件下。导线覆冰与降水形式及降

水量有直接关系，同时也与温度的变化密切相关，经常的情况是，先雨后雪，此过程中气温骤降（由零上降至零下），导线极易覆冰。通常情况下，导线覆冰不均匀，形成所谓：新月形、扇形、D 形等不规则形状，冰厚从几毫米到几十毫米（最厚可达 50 毫米），导线便有了比较好的空气动力性能，在风的激励下会诱发复杂的舞动。

2.1.2 风的激励

舞动离不开风的激励。冬季及初春季节里，冷暖气流的交汇引起的风力较强，地势平坦、开阔及风口地区的输电线路，在导线（不均匀）覆冰的情况下，当风速在 4～20m/s，且风向与线路走向的夹角≥45°时，导线易舞动。当夹角达到90°，舞动最为严重。这是因为垂直于线路走向的风的分量越大，对不均匀覆冰后导线的激励效果越严重，对导线产生的升力也越大，有利于线路系统能量的积累，进而使得线路原有的平衡系统失去稳定，产生舞动。

2.1.3 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之一。

a.导线固有频率

导线由振动发展为舞动的主要原因是风力和导线的固有频率相匹配，引发共振，使导线的振幅越来越大。

b.导线型式

一般情况，导线表面越光滑，沟槽越少，越不易产生舞动。大截面导线比小截面导线易产生舞动。这与它们自身的扭转刚度有关系。大截面导线的扭转刚度大，在偏心覆冰后难以产生自身扭转，使得覆冰层更多的堆积在同一方向上，产生舞动的可能性比小截面导线大。

c.导线张力

导线张力越大，弧垂就越小，发生舞动和相间碰线的可能性就越

小，但张力过大，可能会导致导线微风振动增强。

d.档距结构

档距越大，导线吸收的能量就越大，舞动的幅度就越大，应在易舞区尽量减小档距。

以上四个因素属主要因素，期间的数量关系较为复杂，目前国内正处于研究和试运行阶段。

2.2谢庄地区11.11舞动情况分析

2.2.1按舞动因素分析

导线舞动时，导线覆冰厚度在5-10 mm之间，气温0℃左右，风向东北风，风力5-8m/s左右，风口达10m/s以上，且大部分舞动线路东西走向，与风向夹角90°左右。这些应为导线舞动的主要原因。线路结构及参数方面，经现场检查舞动地段除谢一、谢四两条线路档距和弧垂稍大外，其他线路档距和弧垂都不大。因此认为线路结构与参数对造成此次舞动事故的影响不大。

2.2.2按地理环境分析

根据现场统计发现，此次舞动主要发生在以下几个区域：一是六矿南，区域包括谢一5-8#、谢四1-6#、谢张7-10#、II谢丁6-8#、谢七1-5#、谢二1-5#、I谢龙4-5#；二是龙门口南，范围包括龙香2-6#、II谢龙19-23#；三是五矿北，范围包括谢香9-11#、II谢龙9-11#；四是一矿北山，包含谢张28-29#；五是四矿北山，包含谢张18-19#；六是党校南，包括二七5-6#；七是乐福小区路西，包括二七14-16#。这些区域共同的特点是线路东西走向居多、处于风口（特别是六矿南，据村民介绍此处常年风力较大）。从附表中不难看出，这些舞动地段线路走向与风向夹角大都在45°以上。因此认为线路走向与当时风向的夹角具备导线舞动条件。

2.2.3按线路档距分析

从附表所列情况看，舞动地段线路档距范围从61-238m都会出现线路舞动，因此线路档距不是造成导线舞动的主要原因。

2.2.4按导线截面分析

从附表所列导线型号看，涉及范围也很广，所以认为导线截面也不应是造成此次导线舞动的主要原因。

2.2.5按导线排列形式分析

从附表看，舞动地段导线排列方式大多为上下排列。可以认为导线排列方式是造成此次导线舞动的重要原因，并且是造成舞动跳闸的主要原因（谢七4-5#、II谢丁7-8#所短路两相就是上下排列）。2.2.6按线路与风向夹角分析

从附表中估计的线路迎风角看，大多在45°以上，加上导线覆冰刚好具备导线舞动的条件，因此线路走向是造成导线舞动的主要原因。

3. 线路舞动的治理

3.1几种防舞装置对比

防舞装置情况对比

3.2其他单位现场应用实例

通过调研，搜集到以下一些防舞实例以供借鉴：

a. 1998年12月1日河南电网220kV线路导线舞动，导致22条线路跳闸;2000年1月11日河南电网平顶山地区，5条220kV线路、3条110kV 线路舞动，1条线路跳闸。通过加装相间间隔棒、扰流防舞器、机械阻尼器等措施降低了舞动带来的危害。

b.2003年2月9日，由于导线舞动导致河南电网的18条220kV线路跳闸39次；14条110kV线路跳闸19次，严重威胁到了电网的安全稳定运行。通过加装相间间隔棒、扰流防舞器、双摆防舞器顺利的治理了线路舞动。

3.3治理舞动几条建议

治理导线舞动应从新建线路和运行线路两方面分别考虑。

3.3.1新建线路

对于新建线路，在设计时应充分考虑气象条件，避开易于形成舞动的覆冰区域与线路走向，且应事先加强防舞设计，加装防舞装置。

3.3.2运行线路

a.安装相间间隔棒

相间间隔棒由于可以防止导线相间的碰撞，从而避免了舞动造成相间短路的问题，但该方案实施需厂家进行现场设计安装。

b．安装空气动力稳定器

采用干扰舞动导线附近气流以及防止覆冰的方法来抑制舞动。

扰流防舞器（防舞鞭）是一种由具有刚性、耐腐蚀性和热塑性的非金属或金属材料预绞成型的防舞装置（如图）。它由两端的夹紧部分及中间的扰流段(防舞段)组成，扰流线与导线的直径比为0.78。两个夹紧部分的作用是将气流干扰线夹紧在导线上；2～3个完整节