输电线路覆冰舞动原因分析和治理措施

输电线路覆冰舞动原因分析和治理措施

发表时间：2017-08-08T13:13:58.593Z 来源：《电力设备》2017年第11期作者：吕福杰

[导读] 摘要：从近十年发展来看，导线舞动的现象在输电线路当中十分常见，同时出现的频率也在不断增加，如果舞动的范围相对比较大，就会造成线路出现频繁跳闸的问题，严重的时候甚至会出现断线倒塔安全事故，造成大范围停电，对于电网稳定以及安全的运行造成不利的影响。

（国网锦州供电公司辽宁锦州 121000）

摘要：从近十年发展来看，导线舞动的现象在输电线路当中十分常见，同时出现的频率也在不断增加，如果舞动的范围相对比较大，就会造成线路出现频繁跳闸的问题，严重的时候甚至会出现断线倒塔安全事故，造成大范围停电，对于电网稳定以及安全的运行造成不利的影响。某220kV线路发生覆冰舞动现象，引发输电线路出现相间短路故障，文章综合分析了此次事故的诱因及机理，并据此提出了针对性的防治措施，以防止舞动灾害的再次发生，保障输电线路的安全稳定运行。

关键词：输电线路；覆冰舞动；原因；措施

1导言

输电线路覆冰舞动是当风吹到因电线积冰而变为非圆截面的导线时，会诱发电线产生一种低频率、大幅度的自激振。长时间的覆冰舞动会导致杆塔、绝缘子、导线及金具受到异常不平衡冲击而疲劳损伤，以及造成导线相间和相对地闪络，严重威胁电网的安全运行。为此，对于输电线路舞动进行分析，同时对其防治措施进行探讨是十分必要的。

2现场事故情况

2016-11-20T21:18，某线路发生故障，AB相间短路跳闸，重合闸成功。2016-11-20T21:28，BC相间短路跳闸，重合闸不成功。2016-11-21T10:00，经现场巡视，线路仍在舞动，不具备送电条件，此时尚未发生塔材受损、横担脱落事故。线路附近多条500kV，220kV及110kV线路亦同时发生舞动。2016-11-21T15:00，经现场巡视，发现47号耐张塔外角侧中相导线横担部分断裂；小号侧中相横担主材断裂落地，跳线串及小号侧耐张串落地；46号直线塔右侧中相横担扭转变形，横担未落地，悬垂串倾斜。

3输电线路舞动的特点

3.1输电线路损失相对严重

通过现场观察输电线路舞动的情况，螺栓的脱落以及松动问题很容易造成电气故障的发生，绝缘子以及金属器具比较容易受到损坏，同时较常见的还有输电线路导线断股以及断线的问题。通过查阅相关资料发现，在输电线路舞动现象出现的时候，往往会造成输电线路多次跳闸，同时也会存在众多的机械事故。在跳闸现象出现后，相间事故以及单相事故都比较普遍，可以说对于输电线路造成相当严重的影响。

3.2导线舞动范围较大，频率高

同其他现象相比较，输电线路舞动具有普遍性，一般都是出现在寒冷的季节，特别是冰霜雨雪以及大风寒冷的一些极端天气中，并且它出现的概率也是比较大的。对于不同电压等级的输电线路，这一现象的出现还具有全局性，严重时很可能对于周边地区的输电线路都产生不可避免的影响，这样就会存在较大范围的故障。

3.3同塔多回线路抵御外界环境的能力较弱

同塔多回线路同以往的线路相比较，在同一地理以及气候条件下，它出现舞动现象的概率更大。这也就是说，一旦同塔多回线路出现了这种类型的问题，机械故障、导线断股以及线路跳闸等现象出现的可能性将会更大。

4导线覆冰舞动原因分析

4.1气象条件

覆冰舞动是风和冰联合作用后的结果。经现场调查发现，此次舞动灾害发生时为雨雪大风天气。事故线路的导线表面有新月形覆冰，覆冰改变了导线的几何形状，在导线的一侧形成翼面。当大风来袭时，导线上部的压力随气流速度的增大而减小，与导线下部产生压差，使得导线同时承受上扬力和水平力的作用。上扬力与导线的自身重力作用引发导线产生垂直振荡，又因导线偏心覆冰，进而扭转振荡；一旦振荡频率与导线固有频率吻合，舞动随即产生。

4.2线路结构与参数

气象条件可视为导线舞动的外因，而线路自身的结构和参数则是导线舞动的内因。在同样的外界工况下，输电线路的档距、导线分裂数和导线直径对导线舞动发生的概率及幅值有直接影响。对于单根导线，随着档距的增大，导线舞动幅值先增加后减小；而对于分裂导线，随着档距的增大，舞动幅值随之增大。导线分裂数越多、直径越大，导线扭转刚度则越大，导线上出现不规则覆冰的概率越大，从而更容易引发导线舞动。该220kV输电线路为2分裂导线，导线型号为JL/LB20A-630/45铝包钢芯铝绞线。

5输电线路覆冰舞动的治理措施

5.1加强线路抵御舞动故障的能力

在舞动故障形成的时候，输电线路在同它垂直的横截面内呈现出椭圆形的运转方向，当它的舞动幅度加大以后，相近两根导线由于都在运动就可能出现靠近的情况，这个时候就极有可能导致跳闸或者是线路损坏的问题。为了能够将这种事故出现的可能性降低，应用的防舞动措施能够有效的控制舞动幅度。除此之外，利用导线水平排列的布置形式，能够将导线之间碰撞闪络的可能性降低。同时还可以将横担以及杆塔的强度增加，对于金具的防振能力进行改进，通过这些措施都能够将金具出现损伤或者是松动的可能性降低，对舞动事故进行有效的抑制。

5.2提高线路设计强度

导线舞动会对导线绝缘子串及其连接金具产生较大的冲击力，极易造成绝缘子及金具的损坏。提高绝缘子、金具的安全系数，使用双联悬垂串、双线夹、优选预绞式线夹，均可提高绝缘子串的抗舞动性能。在耐张塔转角内外侧均安装跳线串，可抑制耐张串大幅摆动而牵连跳线的摆动，有利于减小跳线对耐张线夹的往复作用力，从而提高耐张线夹抗疲劳性能，减小跳线发生风偏放电的几率。根据耐张塔横担发生损坏的情况，横担加双帽可以在舞动情况下有效防止因螺栓松动导致的杆塔破坏现象(事故塔除挂线节点外其他部位的螺栓未加双

帽)。

5.3避开覆冰区域，调整线路走向

通常情况下，当风速大于10m/s，温度为-5~0℃，这个时候出现输电线路舞动的现象机会增加。就风向角度而言，当处于寒冷冰冻季节的时候，线路轴线同风向之间存在大于45°夹角的时候就会很容易出现舞动。这也就是说，线路上所受到的风力程度同夹角之间具有一定的关系，随着夹角的降低，出现舞动故障的概率就会降低。为此，在设计输电线路的时候，应该尽可能的将风向以及冰冻这些相对不利的因素避开。在条件允许的范围内，尽可能地避开舞动易发区，将线路走向与冬季风之间的夹角降低。

5.4提高铁塔可靠性

目前应对线路舞动的方式主要有主动防治和被动承受2种。针对被动承受方式，应该整体考虑线路设计的安全系数。目前线路设计相关部分的安全系数最薄弱的环节往往是铁塔；如果铁塔受损，金具、绝缘子及导线或地线也往往会落地，必然导致绝缘子和导地线受到不同程度的损坏。另外，因铁塔加工周期较长，铁塔受损将会制约抢修及恢复通电时间，而金具、导线及绝缘子因有备件不限制抢修时间。故从加快恢复通电、减少因停电造成的影响角度出发，在进行防舞动设计时，应尽可能提高铁塔的可靠性。

5.5加强防舞动装置的运行维护

日常工作中需加强防舞动装置的运行维护，在输电线路月度巡视过程中，使用望远镜、无人机等设备检查防舞动是否存在松脱现象或者其他影响正常运行的现象。充分利用输电线路停电检修的机会，对导线防舞动装置进行打开检查，查看安装处是否有导线损伤的现象，检查确定无问题后，应重新将防舞动装置紧固到位。

结束语

综上所述，发生舞动故障对于输电线路以及整个电网都会带来不利的影响，同时它所造成的危害范围也相对较大。为此，对于其存在的原因以及防治措施进行研究具有极其重要的意义。目前只针对一次灾害事故进行了分析，下一步研究需要开展更广泛事故发生时观测数据累积，并进行多次模拟，对输电线覆冰舞动的高精度、准确预报和发生的物理机制研究进行更深入的探讨。

参考文献：

[1]任胜军,任嘉浩.输电线路覆冰舞动原因分析和治理措施[J].电力安全技术,2017,02:26-28.

[2]杜超,高广德.架空输电线路舞动及防治方法分析[J].通讯世界,2017,06:160-161.

[3]高正旭,高雅琦,王咏薇,王晓玲.一次输电线路覆冰舞动事故灾害性天气分析[J].气象科技,2017,01:188-193.